[发明专利]剪刀基四边形单元平面阵列可展机构

说明书

技术领域

本发明涉及具有大收缩比的平面单元机构，具体地说，涉及一种剪刀基四边形单元平面阵列可展机构，属于结构设计技术领域。

背景技术

星载天线系统展开机构的收缩比和刚度的大小，是判别各种星载天线系统展开机构性能优劣的重要指标。目前用于星载天线系统的展开机构，主要由多个可收缩的基本单元机构通过某种方式组合而成，来实现同步收缩和展开的功能。一种常见的可展开机构是以平行四边形机构为单元机构进行环形阵列。单元机构各连杆之间铰接，由绳索串联并驱动各个单元展开。该类型可展开机构虽然具有收缩比大的优点，但是也存在着一些不足。一方面由于摩擦的存在，绳索提供的拉力在传递过程中不断衰减，难以高精度的保证展开过程的同步性，并且在展开到位时，系统冲击大。为了保证展开过程同步，需要设计专用的同步铰链机构，不仅增加了设计制造成本，而且增加了系统的重量，结构也显得复杂。另一方面，该类型可展机构展开完成时，刚度较差，为了提高其刚度而不得不采用滑轮和伸缩杆来辅助驱动，使得系统结构复杂，展开精度低，冲击响应敏感，直接影响卫星的使用寿命和工作质量。为了提高天线系统的性能，不得不提高各个零部件的制造和装配精度，使其设计、制造、装配过程困难。另一种常见的可展开机构是花瓣式可展开机构。该类型可展机构不仅需要环形阵列的单元机构在展开位置锁死，作为支撑结构，而且具有花瓣式的曲面结构，虽然其刚度较好，但是，由于每一块曲面结构不可收缩，所以收缩比较小，已不能满足星载天线系统的需要。另一方面，该机构仍通过绳索将各个单元机构串联起来，在每个单元内部及单元间连接部位均使用了滑轮来辅助驱动，为了弥补力在通过绳索传递时产生的摩擦损失，该机构使用了弹簧力补偿装置，不仅结构复杂，而且使系统的重量增加。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服其系统结构复杂、展开精度低，制造成本高，冲击响应敏感的问题，本发明提出一种剪刀基四边形单元平面阵列可展机构。整个机构由多个剪刀四边形单元机构通过横向和纵向阵列组合，系统只有一个自由度，驱动简单；各单元机构之间串联驱动，展开精度高，同步性好，展开过程平稳。单元机构的数量可根据需要任意增加或减少，各零部件可重复使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：平面可展机构包括多个剪刀四边形单元分别在横向和纵向连接组合，单元机构之间通过共用的剪刀组件和角点铰链组件相连接；所述的剪刀四边形单元由八个角点铰链组件、四个剪刀组件、两个中心铰链组件、八个对角杆组件组成，中心铰链组件竖直方向排布，中心铰链组件的短轴与对角杆组件的滑动轴承连接，对角杆组件在竖直方向上呈十字排布，对角杆组件的另一端与角点铰链组件的B型接头支座的短轴连接，角点铰链组件的A型接头支座的短轴与剪刀组件的滑动轴承连接；

所述角点铰链组件包括角点接头、滑动轴承、短轴、A型接头支座、B型接头支座、锁止销、锁止簧、减重孔，所述角点接头周向均布设置A型接头支座和B型接头支座，A型接头支座位于B型接头支座上面，且在同轴线上相错位45°，接头支座端部有轴承孔安装滑动轴承和短轴，A型接头支座的轴承孔外一侧设置有锁止销与锁止簧，角点接头中心设置有减重孔；

所述剪刀组件包括空心圆杆、叉形接头、滚动轴承、轴承座接头、螺纹轴、防松螺母和防松垫片，所述轴承座接头固定有滚动轴承，螺纹轴穿过滚动轴承两端安装防松垫片和防松螺母，两个轴承座接头分别与空心圆杆连接，空心圆杆的另一端与叉形接头连接；

所述中心铰链组件包括中心接头、滑动轴承、短轴，所述中心接头沿四边延伸段端部固定安装有滑动轴承和短轴；

所述对角杆组件包括对角空心圆杆、叉形接头、锥形锁止孔、滑动轴承，所述叉形接头的一端为凹空的套筒与对角空心圆杆连接，另一端为两个相对的耳片，耳片上分别安装滑动轴承，耳片上端有锥形锁止孔。

所述的对角杆组件与剪刀组件的空心圆杆长度比例为1∶1.5。根据连杆长度的比例关系，装配完成的连杆机构收缩比为1∶11，且可保证各单元机构在整个系统中的工作性能。在实际应用中，可根据不同情况和工作环境的要求，通过调整展开角度来调节收缩比。

所述的剪刀组件的连杆收展角度为10°～170°。在正常展开时，由外力驱动剪刀组件由收缩状态开始展开，剪刀组件的展角变大，通过角点铰链组件同时带动对角连杆组件和其它剪刀组件运动，从而实现单元机构的展开。在机构达到预定的最大展角后，由角点铰链组件的锁紧装置使机构锁紧，稳定保持在最大展角状态。