[发明专利]由五转动副单元衍生的空间可折展机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间可折展机构。 

背景技术

随着航天器功能日益复杂，对航天器的能源需求大幅增长，使得航天器天阳能电池阵的面积也随之大幅度增长，如国际空间站这样复杂大型的航天器，天阳能电池阵面积庞大，但航天器的包络尺寸却受到运载火箭有效载荷舱容积的限制，这就需要在发射阶段可以收缩为体积很小，而在运行阶段又能展开成大面积或者体积的高折叠比可展机构。可展机构在空间站、通讯卫星平台、太空望远镜、航天飞机、星球探测器等航天器上被广泛采用。如空间站基础骨架、可展开/收拢的空间机械臂、空间伸展臂、大口径可展开天线、大型柔性太阳帆板支架等。 

根据国外航天器已付诸应用的空间可展机构的资料，空间可展机构通常分为三种：杆状可展机构、面状可展机构和体状可展机构。其中可展开成平面的面状可展机构被大量应用于大洋能电池阵、卫星天线支撑架等领域，是目前应用最多的一类可展机构。根据可展机构的组成原理，可展机构又可以分为铰接式可展机构和柔性材料可展机构两大类，前者由运动副和连杆组成，此类机构的展开过程由铰链活动实现，可重复折叠展开性好、寿命长、抗震性好、精度高、刚度大，当前已经被广泛应用于空间可展桁架、空间伸展臂、卫星可展天线等领域，目前已作为成熟组件广泛的应用于各类航天器中，国内以往研制的折叠式太阳电池阵即属于铰接展开式机构。但是该类机构构造工艺复杂，铰接点较多。柔性材料可展机构由柔性材料的弹性变形实现折叠展开，构造工艺相对简单，但是可重复收拢性差，精度和刚度都相对较低。 

当前国外已成功研制多种类型的铰接式可展机构，如美国用于三维地形观测的60m可折展雷达支撑臂、国际空间站主太阳翼支撑龙骨、俄罗斯“联盟号”飞船上的四面体构架天线、美国Thuraya通信卫星上直径达12m的环形桁架式天线、日本ETS-8卫星上的13m口径构架型天线等。未来星球探测、太空组装与操作、太空建设、太空运输等作业，都需要宇航空间可折展机构来完成相应的作业。为此，我国相关科研机构对空间可展机构开展了一系列前瞻性的研究工作，并取得一定成果，但是目前尚无大型复杂的空间可展机构付诸应用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种由五转动副单元衍生的空间可折展机构，以解决目前工艺复杂，铰接点较多、没有大尺度、高收藏比的空间折展机构得到应用的问题。 

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：方案一：所述可折展机构包括基座和两个五转动副单元，每个五转动副单元包括第一连杆、第二转动副、第二连杆、第三转动副、第三连杆、第四转动副、第四连杆、第五转动副和第一转动副，第一连杆的一端与第一转动副转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端转动连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端转动连接，第四连杆的另一端与第五转动副9转动连接，每个五转动副单元的第一转动副和第五转动副均装在基座上且第一转动副的轴线和第五转动副的轴线之间的角度为60°，两个五转动副单元通过基座连接，第一转动副的轴线与第二转动副的轴线之间的角度为90°，第二转动副的轴线与第三转动副的轴线之间的角度为30°，第三转动副的轴线与第四转动副的轴线之间的角度为30°，第四转动副的轴线与第五转动副的轴线之间的角度为90°。 

方案二：所述可折展机构包括三个可折展单元、第一转动副连接座、第二转动副连接座和第三转动副连接座，每个可折展单元包括第一基座和两个五转动副单元，每个五转动副单元包括第一连杆、第二转动副、第二连杆、第三转动副、第三连杆、第四转动副、第四连杆、第五转动副和第一转动副，第一连杆的一端与第一转动副转动连接，第一连杆的另一端通过第二转动副与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过第三转动副与第三连杆的一端转动连接，第三连杆的另一端通过第四转动副与第四连杆的一端转动连接，第四连杆的另一端与第五转动副转动连接，每个五转动副单元的第一转动副和第五转动副均装在该折展单元的第一基座上，且该第一转动副的轴线和第五转动副的轴线之间的角度为60°，两个五转动副单元通过第一基座连接，第一转动副的轴线与第二转动副的轴线之间的角度为90°，第二转动副的轴线与第三转动副的轴线之间的角度为30°，第三转动副的轴线与第四转动副的轴线之间的角度为30°，第四转动副的轴线与第五转动副的轴线之间的角度为90°；