CN105390793B - 一种带自锁功能折展桁架 - Google Patents

Abstract

一种带自锁功能折展桁架，包括主支撑臂、辅助支杆、第一铰链、第二铰链、第三铰链、第一支座和第二支座；所述主支撑臂为四边形框架结构，框架结构的一条边通过第一铰链与第一支座相连，相对的一条边通过第二铰链与辅助支杆相连接；主支撑臂通过第一铰链转动；所述辅助支杆的一端通过第三铰链与第二支座相连接，另一端通过第二铰链与主支撑臂连接；辅助支杆的两端分别通过第二铰链和第三铰链转动。本发明结构简单，无需额外动力即可实现大收纳比空间展开，且可以反复收拢，展开到位可靠，能够提供一定的结构刚度，满足跟踪天线的需求，有广泛的适用性和推广应用价值。

Description

一种带自锁功能折展桁架

技术领域

本发明涉及一种带自锁功能折展桁架，特别适用于大型可展开、对于跟踪性能有要求的天线产品，属于航天宇航技术领域。

背景技术

随着航天技术的不断发展，大口径、高精度天线发展迅猛，对空间可展开机构提出了更高要求，例如高收纳比，高可靠性、高精度等方面的要求。现有技术多为复杂机构实现，且展开机构到位后需通过锁定装置保证天线的跟踪性能，因此如果研制一种结构简单、高可靠性的折展机构需求迫切。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种带自锁功能的自驱动空间三角形自适应折展桁架，用于高精度大天线领域，以便能够实现天线的高可靠反复高收纳比收拢，且能够无需额外的锁紧装置即可实现一定刚度的自锁，从而满足天线的跟踪性能。

本发明的技术解决方案是：一种带自锁功能折展桁架，包括主支撑臂、辅助支杆、第一铰链、第二铰链、第三铰链、第一支座和第二支座；

所述主支撑臂为四边形框架结构，框架结构的一条边通过第一铰链与第一支座相连，相对的一条边通过第二铰链与辅助支杆相连接；主支撑臂通过第一铰链转动；

所述辅助支杆的一端通过第三铰链与第二支座相连接，另一端通过第二铰链与主支撑臂连接；辅助支杆的两端分别通过第二铰链和第三铰链转动。

所述主支撑臂为平行四边形框架结构。

所述第一铰链和第一支座的数量为2个，主支撑臂四边形框架结构的一条边的两个端点分别通过第一铰链与第一支座相连。

所述第二铰链、第三铰链、第二支座和辅助支杆的数量为2个，主支撑臂四边形框架结构相对的一条边的两个端点分别通过第二铰链与辅助支杆相连接。

所述辅助支杆由弹性材料制成。

所述辅助支杆为渐变圆管，中间位置开有方槽，收拢状态下，辅助支杆从方槽处对折，对折后的辅助支杆与主支撑臂四边形框架结构所在平面平行。

所述主支撑臂通过人工收拢，并利用锁紧释放装置将辅助支杆和主支撑臂锁紧。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明采用空间三角形杆系结构，且展开到位后自身具备自锁功能，能够抵抗一定的外界扰动载荷，克服了一般空间折展机构展开到位后需要额外的锁定机构才能完成锁定功能的缺点。

附图说明

图1为根据本发明的展开状态主视图；

图2为根据本发明的展开状态侧视图；

图3为根据本发明的收拢状态主视图；

图4为根据本发明的收拢状态侧视图；

图5为本发明辅助支杆2的示意图，其中(a)为俯视图，(b)为侧视图，(c)为截面图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的一种带自锁功能的自驱动空间三角形自适应折展桁架做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明展开状态主视图，图2为展开状态侧视图，图3为本发明收拢状态主视图，图4为收拢状态侧视图，从图1～图4可知，本发明提供的一种带自锁功能折展桁架，其特征在于，包括主支撑臂1、辅助支杆2、第一铰链3、第二铰链4、第三铰链5、第一支座6和第二支座7；

所述主支撑臂1为四边形框架结构，框架结构的一条边通过第一铰链3与第一支座6相连，相对的一条边通过第二铰链4与辅助支杆2相连接；主支撑臂1通过第一铰链3转动；

所述辅助支杆2的一端通过第三铰链5与第二支座7相连接，另一端通过第二铰链4与主支撑臂1连接；辅助支杆2的两端分别通过第二铰链4和第三铰链5转动。天线(图中虚线)通过主支撑臂1与此桁架连接，实现收拢与展开功能。

所述主支撑臂1的四边形框架结构采用平行四边形结构，为了保证结构的稳定性，在实际应用时一般采用矩形结构。

从理论上来讲，框架结构的一条边通过第一铰链3与第一支座6相连，可以在框架结构的这条边的任意位置，且连接点的数量可以任意多，只要能够实现对主支撑臂1的相对固定以及主支撑臂1通过第一铰链3转动的功能即可，在实际使用时，为了兼顾结构的稳定性与复杂性，选择第一铰链3和第一支座6的数量为2个，主支撑臂1四边形框架结构的一条边的两个端点分别通过第一铰链3与第一支座6相连。

同理，第二铰链4、第三铰链5、第二支座7和辅助支杆2的数量为2个，主支撑臂1四边形框架结构相对的一条边的两个端点分别通过第二铰链4与辅助支杆2相连接。

本发明中的桁架采用空间三角形杆系结构，结构简单，且具有一定自锁功能，桁架展开后为稳定的空间三角形结构，具备一定的抵抗外界扰动载荷的能力，无需额外到位锁定装置。

除此以外，本发明中的桁架的辅助支杆2由弹性材料制成，具体结构如图5所示，从图5可知，辅助支杆2为渐变圆管，中间位置开有方槽，开槽部位厚度比非开槽部位薄，方便辅助支杆2的对折，收拢状态下，辅助支杆2从方槽处对折，对折后的辅助支杆2与主支撑臂1四边形框架结构所在平面平行，主支撑臂1上设置有紧固件，收拢状态下，紧固件将辅助支杆2与主支撑臂1固定连接。本发明采用空间三角形杆系结构，且利用杆系自主驱动展开，实现了简单、高收纳比、高可靠反复收拢，克服了一般空间折展机构结构复杂，需要额外动力源，可靠度低等缺点。

对以上折展桁架进行收拢时，主支撑臂1通过人工完成收拢，并利用锁紧释放装置8将辅助支杆2和主支撑臂1锁紧，所述锁紧释放装置可以为各种常见的锁紧释放装置，只要满足锁紧时辅助支杆2不展开的力学要求即可。

本发明中各个部件的材料为：主支撑臂1为复合材料管件(优选材料为T300)与铝合金接头(优选为2A12-H112)铆接而成，辅助支杆2为弹性材料(优选为50CrV)，其余支座、铰链材料均为铝合金(优选为2A12-H112)。

本发明的工作原理是：

天线处于收拢状态时(图1中虚线)，辅助支杆2折叠收拢于主支撑臂1下方，发生弹性形变，存储能量；当天线解锁后，辅助支杆2释放弹性势能，驱动主支撑臂1绕着第一铰链3转动，自身也分别围绕第二铰链4、第三铰链5转动，天线逐渐展开；展开到位后，辅助支杆2完全伸直，与主支撑臂1一起形成稳定的空间三角形结构，能够抵抗一定程度的外载荷不发生变形，具备一定程度的自锁性能，且展开过程中辅助支杆自动适应展开轨迹，展开到位可靠性高。

本发明中的桁架收拢简单，收纳比高可反复收拢，不损坏结构本身，在展开时无额外动力源，利用杆系自主驱动展开。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种带自锁功能折展桁架，其特征在于，包括主支撑臂(1)、辅助支杆(2)、第一铰链(3)、第二铰链(4)、第三铰链(5)、第一支座(6)和第二支座(7)；

所述主支撑臂(1)为四边形框架结构，框架结构的一条边通过第一铰链(3)与第一支座(6)相连，相对的一条边通过第二铰链(4)与辅助支杆(2)相连接；主支撑臂(1)通过第一铰链(3)转动；

所述辅助支杆(2)的一端通过第三铰链(5)与第二支座(7)相连接，另一端通过第二铰链(4)与主支撑臂(1)连接；辅助支杆(2)的两端分别通过第二铰链(4)和第三铰链(5)转动；

所述主支撑臂(1)通过人工收拢，并利用锁紧释放装置(8)将辅助支杆(2)和主支撑臂(1)锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种带自锁功能折展桁架，其特征在于：所述主支撑臂(1)为平行四边形框架结构。

3.根据权利要求1中所述的一种带自锁功能折展桁架，其特征在于：所述第一铰链(3)和第一支座(6)的数量为2个，主支撑臂(1)四边形框架结构的一条边的两个端点分别通过第一铰链(3)与第一支座(6)相连。

4.根据权利要求1中所述的一种带自锁功能折展桁架，其特征在于：所述第二铰链(4)、第三铰链(5)、第二支座(7)和辅助支杆(2)的数量为2个，主支撑臂(1)四边形框架结构相对的一条边的两个端点分别通过第二铰链(4)与辅助支杆(2)相连接。

5.根据权利要求1～4中任一条所述的一种带自锁功能折展桁架，其特征在于：所述辅助支杆(2)由弹性材料制成。

6.根据权利要求5中任一条所述的一种带自锁功能折展桁架，其特征在于：所述辅助支杆(2)为渐变圆管，中间位置开有方槽，收拢状态下，辅助支杆(2)从方槽处对折，对折后的辅助支杆(2)与主支撑臂(1)四边形框架结构所在平面平行。