CN109969430A - Flasher可展机构的一种铰链实现方法 - Google Patents

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王福龙
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
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Abstract

本发明公开了Flasher可展机构的一种铰链实现方法，主要用来实现单自由度、厚板、大折展比的可展运动。机构主要由若干组刚性板、中心板块、柔性簧片、合页铰链及螺栓装配而成。若干组刚性板均为一致构型，整个机构呈旋转对称构型。刚性板组间预留缝隙遵循说明书中的公式(1)，刚性板组内预留缝隙遵循说明书中的公式(2)，柔性簧片的存在使刚性板组间相邻板块绕空间一斜置转轴转动。采用柔性簧片作为连接转动单元，预留特定缝隙，可实现厚度刚性板在单驱动作用下的大折展比运动。

Description

Flasher可展机构的一种铰链实现方法
技术领域：本发明属于可动结构技术领域，涉及一种可展开机构，具体来说，是Flasher机构的一种铰链实现方法。
技术背景：航天器电源系统中的太阳能电池阵列(太阳翼)作为航天器最重要的能源输入，为航天器的正常工作提供了能量保障。实现可适应厚板的可展结构在航天方面显得尤为重要。
折纸机构中的Flasher可展机构，它具有单自由度、折展比大的优势，非常适合我们航天器中太阳翼的要求。由于传统意义折纸在纸张厚度上要求较薄，因此对于实际应用过程中厚板的引入使得原本简单、符合预期要求的机构变得复杂甚至失效。
发明内容：本发明针对上述航天太阳翼的不足，提出了Flasher可展机构的一种铰链实现方法，具体包括刚性板、柔性簧片以及合叶铰链，实现了具有一定厚度适应性、大折展比的运动。
本发明的优点在于：
1、本发明的Flasher可展机构的一种铰链实现方法是基于Flasher可展机构经数学模型优化而得到的，继承了Flasher可展机构的单自由度、折展比大的特点。
2、本发明在实现过程中考虑了合页铰链的轴偏，更加贴近实际；
3、本发明利用柔性簧片弯曲时会在空间中具有柔性簧片转轴，实现了Flasher数学模型为了适应厚度而引入的斜置铰链，实现折展运动的同时保证了系统具有一定的连续性。
4、本发明中由于柔性簧片的存在，可以抵消由于安装误差所导致的转轴漂移，使得系统的可实用性更强。
附图说明：
图1为本发明Flasher可展机构的一种铰链实现方法展开示意图(俯视图)
图2为本发明第一组刚性板、第二组刚性板示意图(俯视图)
图3为本发明局部预留缝隙示意图(俯视图)
图4为本发明中间板块示意图(轴测图)
图5为本发明合页铰链示意图(正视图)
图6为本发明柔性簧片弯曲后结构示意图(轴测图)
图7为本发明组间板块的空间斜置转轴示意图(轴测图)
图8为本发明第一组刚性板、第二组刚性板连接示意图(俯视图)
图9为本发明Flasher可展机构的一种铰链实现方法折叠示意图(轴测图)
图中：
1-第一组刚性板 2-第二组刚性板 3-第三组刚性板
4-第四组刚性板 5-第五组刚性板 6-第六组刚性板
7-柔性簧片 8-中心板 9-合页铰链
10-空间斜置转轴 10’-柔性簧片转轴 1002-刚性板组间预留缝隙方向
70-柔性簧片对称轴 11-第一组刚性板11 12-第一组刚性板12
13-第一组刚性板13 14-第一组刚性板14 15-第一组刚性板15
16-第一组刚性板16 17-第一组刚性板17 18-第一组刚性板18
21-第二组刚性板21 22-第二组刚性板22 23-第二组刚性板23
24-第二组刚性板24 25-第二组刚性板25 26-第二组刚性板26
27-第二组刚性板27 28-第二组刚性板28
D1-刚性板组间预留缝隙
D2-刚性板组内预留缝隙
m-中心板边数
d-刚性板厚度
Δ-合页铰链轴半径
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
(1)整体结构介绍
如图1所示，Flasher可展机构的一种铰链实现方法，由若干组(图1为六组)刚性板、中心板、柔性簧片以及合页铰链组成。
如图2所示，刚性板组间预留缝隙D1均相等，刚性板组内预留缝隙D2均相等，中心板与第一组刚性板11、第二组刚性板21的预留缝隙同刚性板组内预留缝隙D2相等。
刚性板组间预留缝隙D1遵循以下公式：
其中，D1为刚性板组间预留缝隙(如图3中标识)，m为中心板边数(如图4中标识)。
刚性板组内预留缝隙D2遵循以下公式：
D2＝2·Δ (2)
其中，D2为刚性板组内预留缝隙(如图3中标识)，Δ为合页铰链轴半径(如图5中标识)。
在图2中，刚性板组间预留缝隙D1两侧的安装孔，位于所在边的中间位置；刚性板组内预留缝隙D2两侧的安装孔，位于所在边的两端位置；中心板上的安装孔，由第一组刚性板11上的安装孔，通过中心板与第一组刚性板11的预留缝隙镜像对称而来，中心板上其他安装孔与此类似。
以上三类安装孔均关于缝隙镜像对称。
如图5所示，所有刚性板均位于合页铰链外侧。
如图6所示，柔性簧片在弯曲时会绕柔性簧片转轴10’转动。
如图7所示，刚性板组间相邻两板AB与A’B’延长相交于P点，CD与C’D’延长相交于Q点。两板在运动时，绕PQ所确定轴线转动。装配后需保证此轴线与图6所示柔性簧片转轴10’需保持重合。
如图8所示，具体装配细节如下：
中心板与第一组刚性板11通过合页铰链、螺栓实现连接，安装于Z轴所示上表面。
第二、三、四…m组刚性板与第一组刚性板类似。
刚性板组之间，第二组刚性板板21与第一组刚性板板13、第二组刚性板板22与第一组刚性板板14、第二组刚性板板23与第一组刚性板板15、第二组刚性板板24与第一组刚性板板16、第二组刚性板板25与第一组刚性板板17、第二组刚性板板26与第一组刚性板板18通过柔性簧片、螺栓，在刚性板组间预留缝隙D1两侧安装孔处实现连接，柔性簧片均位于Z轴所示上表面。第二组刚性板板21与第一组刚性板板13之间的、第二组刚性板板23与第一组刚性板板15之间的、第二组刚性板板25与第一组刚性板板17之间的柔性簧片对称轴70与刚性板组间预留缝隙方向1002方向相反；第二组刚性板板22与第一组刚性板板14之间的、第二组刚性板板24与第一组刚性板板16之间的、第二组刚性板板26与第一组刚性板板18之间的柔性簧片对称轴70与刚性板组间预留缝隙方向1002方向相同。
其他刚性板组之间的连接与上述类似。
刚性板组内部，第一组刚性板板11与第一组刚性板板12、第一组刚性板板12与第一组刚性板板13、第一组刚性板板13与第一组刚性板板14、第一组刚性板板14与第一组刚性板板15、第一组刚性板板15与第一组刚性板板16、第一组刚性板板16与第一组刚性板板17、第一组刚性板板17与第一组刚性板板18通过合页铰链、螺栓，在刚性板组内预留缝隙D2两侧安装孔处实现连接。第一组刚性板板11与第一组刚性板板12之间的合页铰链、第一组刚性板板13与第一组刚性板板14之间的合页铰链、第一组刚性板板15与第一组刚性板板16之间的合页铰链、第一组刚性板板17与第一组刚性板板18之间的合页铰链安装于Z轴所示下表面；第一组刚性板板12与第一组刚性板板13之间的合页铰链、第一组刚性板板14与第一组刚性板板15之间的合页铰链、第一组刚性板板16与第一组刚性板板17之间的合页铰链安装于Z轴所示上表面。
第二、三、四…m组刚性板与第一组刚性板类似。
(2)Flasher可展机构铰链实现后的折展过程
如图1所示，为整个机构展开时的俯视图。
当开始折叠时，由于整个机构具有一个自由度，在运动过程中所有的铰链均同时运动。柔性簧片与合页铰链绕各自的轴线转动。
当折叠结束时，整个机构会收拢至如图9所示状态，同一组刚性板会折叠至同一位置。

Claims (6)

1.Flasher可展机构的一种铰链实现方法，其特征在于：由刚性板、柔性簧片、合页铰链以及螺栓装配而成，具有中心旋转对称性，可实现完全平铺到完全收拢的厚板折纸机构单自由度运动。
2.根据权利要求1所述的Flasher可展机构的一种铰链实现方法，其特征在于：刚性板组内通过合页铰链连接，若干组刚性板组间通过柔性簧片连接。
3.根据权利要求1所述的Flasher可展机构的一种铰链实现方法，其特征在于：刚性板组间预留缝隙由公式(2)决定。
4.根据权利要求1所述的Flasher可展机构的一种铰链实现方法，其特征在于：刚性板组内预留缝隙由公式(1)决定。
5.根据权利要求1所述的Flasher可展机构的一种铰链实现方法，其特征在于：所述柔性簧片在空间中具有一近似不动的斜置转轴，这一转轴与空间斜置转轴10重合。
6.根据权利要求1所述的Flasher可展机构的一种铰链实现方法，其特征在于：所述刚性板的厚度考虑了合页铰链的轴偏，将刚性板厚度与轴偏一并作为厚度考虑。
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