一種正三角形單元平面陣列可展機構的製作方法
2023-04-30 23:40:06
專利名稱：一種正三角形單元平面陣列可展機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及結構設計技術領域，具體地說，涉及ー種正三角形単元平面陣列可展機構。
背景技術：
目前，星載可展開天線廣泛應用於地球靜止軌道通信衛星、跟蹤與數據中繼衛星、電子偵察衛星、導航衛星上，各發達國家競相發展該項技木。隨著我國移動通訊、大地觀測和太空探測等航天技術的發展，同樣迫切需要研發大口徑空間天線以提高其傳輸帶寬、信號増益和簡化地面接收裝置。但由於火箭有效運載空間、運載能力的限制，要求天線在發射階段以摺疊狀固定在運載工具有效載荷艙內，待太空飛行器進入軌道後，再由地面控制中心指令其在空間軌道按設計要求，逐步完成展開動作，然後鎖死並保持為工作狀態。故而天線的可展開成為現代空間天線的一個顯著特徵。可展環狀桁架天線是目前應用較多的ー種大型 空間天線，衛星天線展開機構結構的複雜程度及可展機構的自由度對於衛星天線展開系統性能優劣具有重要影響。然而，目前用於衛星天線展開系統的陣列単元機構常常結構比較複雜，各種尺寸數目較多，使其誤差累積，精度降低；另外，機構自由度數目關係到動カ源的多少，對於航天領域的影響也很重要。
發明內容
為了避免現有技術的不足，本發明提出ー種正三角形単元平面陣列可展機構，結構簡單，可靠性高，単元機構利用其幾何特性達到收展自如的要求，且該機構陣列只有一個自由度，易於控制。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是包括多個正三角形単元機構分別在橫向和縱向連接組合；正三角形単元機構由中心連杆分別與三個結構相同的頂點連杆和三個結構相同的中間連杆連接組合；所述中心連杆為三根等長度杆，於中心點固連均分為120°夾角的杆件，杆的端部有圓孔；所述頂點連杆分別為第一頂點連杆、第二頂點連杆、第三頂點連杆，頂點連杆由六根等長度杆繞中心環固連均分為60°夾角的杆件，杆的端部有圓孔；所述中間連杆分別為第一中間連杆、第二中間連杆、第三中間連杆，中間連杆由長連杆和與其軸線垂直且平分長連杆的短連杆固連；所述單元機構以中心連杆為中心，中心連杆的各端分別與第一中間連杆、第二中間連杆、第三中間連杆的短杆相連接；第一中間連杆位於第一頂點連杆和第二頂點連杆之間；第二中間連杆位於第二頂點連杆和第三頂點連杆之間；第三中間連杆位於第一頂點連杆和第三頂點連杆之間；各連杆之間通過連接銷相連接。有益效果本發明正三角形単元平面陣列可展機構，包括多個正三角形単元機構分別在橫向和縱向連接組合；正三角形單元機構由中心連杆與三個頂點連杆和三個中間連杆連接組合；単元機構以中心連杆為中心，中心連杆的各端分別與第一中間連杆、第二中間連杆、第三中間連杆的短杆相連接；第一中間連杆位於第一頂點連杆和第二頂點連杆之間；第二中間連杆位於第二頂點連杆和第三頂點連杆之間；第三中間連杆位於第一頂點連杆和第三頂點連杆之間；各連杆之間通過連接銷相連接。整個系統只有ー個自由度，結構簡單，易於控制，陣列形式多祥，既可以環形陣列，也可以線形陣列，可滿足不同需求。適用於衛星天線展開系統的大面積展開收縮的平面陣列。
下面結合附圖和實施方式對本發明ー種正三角形単元平面陣列可展機構作進ー步詳細說明。圖I為本發明的正三角形単元機構完全展開時的示意圖。 圖2為頂點連杆的示意圖。圖3為中間連杆的示意圖。圖4為中心連杆的示意圖。圖5為杆與杆之間連接的剖面圖。圖6為正三角形単元機構收縮時的示意圖。圖7為正三角形単元機構環形平面陣列完全收縮時的示意圖。圖8為正三角形単元機構環形平面陣列完全展開時的示意圖。圖9為正三角形単元機構線形平面陣列完全收縮時的示意圖。圖10為正三角形単元機構線形平面陣列完全展開時的示意圖。圖11為正三角形単元機構運動簡圖。圖中I.第一頂點連杆2.第一中間連杆3.中心連杆4.第二頂點連杆5.第二中間連杆6.連接銷7.第三頂點連杆8.第三中間連杆
具體實施例方式本實施例是ー種正三角形単元平面陣列可展機構。由多個正三角形単元機構分別在橫向和縱向連接組合；正三角形単元機構包括中心連杆與三個頂點連杆和三個中間連杆連接組合。參閱圖I-圖6,中心連杆3為三根等長度杆,於中心點部固連均分為120°夾角的杆件，杆的端部有圓孔。第一頂點連杆I、第二頂點連杆4、第三頂點連杆7分別各由六根等長度杆繞中心環固連均分為60°夾角的杆件，杆的端部設置有圓孔。第一中間連杆2、第二中間連杆5、第三中間連杆8分別各由長連杆和與其軸線垂直且平分長連杆的短連杆固連。単元機構以中心連杆3為中心，中心連杆3的各端分別與第一中間連杆2、第二中間連杆5、第三中間連杆8的短杆相連接；第一中間連杆2位於第一頂點連杆I和第二頂點連杆4之間；第二中間連杆5位於第二頂點連杆4和第三頂點連杆7之間；第三中間連杆8位於第一頂點連杆I和第三頂點連杆7之間；各連杆之間通過連接銷6相連接。正三角形単元機構的工作原理
圖11所示，當第一中間連杆2繞Al點旋轉時，該單元機構可實現展開收縮功能，如圖I為正三角形単元機構完全展開時的示意圖和圖6為正三角形単元機構完全收縮時的示意圖。正三角形単元機構中的特殊幾何關係本發明正三角形単元平面陣列可展機構中三種構件杆長滿足下列條件頂點連杆I :AAl=AA2=BBl=BB2=CCl=CC2=500mm中間連杆2 :DAl=DBl=EA2=ECl=FB2=FC2=500mmDG2=EG1=FG3=288.67mm中心連杆3 GG1=GG2=GG3=288. 67臟 只要滿足上述比例關係，即可構成正三角形単元機構，其自由度為ー個自由度；而仿真實踐證明，若不滿足上述比例關係，則機構難以實現單自由度運動。単元機構正是利用三角形中幾條邊的特殊的對應關係，使得自由度本為O的普通結構變成自由度為I的並且可展開的正三角形単元機構。正三角形單元機構的機構運動簡圖與實際結構間的區別在単元機構運動簡圖(圖11)中，當正三角形単元機構陣列時，可修改構件I和構件2即可，圖2中所示的頂點連杆為6個杆長為500_的普通連杆兩兩相交60°固聯在ー起；圖3中所示的是將中間連杆上的長連杆和與其軸線垂直且平分長連杆的短連杆固連，且長度均為288. 67mm;圖4中所示的中心連杆不必變動。修改後，既可沿正三角形ー個頂點環形陣列成正六邊形機構，也可沿正三角形一條邊線陣列成平行四邊形機構。正三角形単元機構的應用本發明正三角形単元平面陣列可展機構的收縮可按照實際需要，若需要展開機構連杆間分布密集時，可將單元機構繞單元機構中的一個頂點成徑射狀分布，如圖7和圖8 ;若需要展開機構連杆間分布稀疏時，可將單元機構沿單元機構的一條邊直線分布，如圖9和圖10。根據其可收展的特點可將這種機構應用到空間大型可展開天線中，也可應用於各種需大面積展開收縮的領域。
權利要求
1.ー種正三角形単元平面陣列可展機構，其特徵在於包括多個正三角形単元機構分別在橫向和縱向連接組合；正三角形単元機構由中心連杆分別與三個結構相同的頂點連杆和三個結構相同的中間連杆連接組合；所述中心連杆為三根等長度杆，於中心點固連均分為120°夾角的杆件，杆的端部有圓孔；所述頂點連杆分別為第一頂點連杆、第二頂點連杆、第三頂點連杆，頂點連杆由六根等長度杆繞中心環固連均分為60°夾角的杆件，杆的端部有圓孔；所述中間連杆分別為第一中間連杆、第二中間連杆、第三中間連杆，中間連杆由長連杆和與其軸線垂直且平分長連杆的短連杆固連；所述單元機構以中心連杆為中心，中心連杆的各端分別與第一中間連杆、第二中間連杆、第三中間連杆的短杆相連接；第一中間連杆位於第一頂點連杆和第二頂點連杆之間；第二中間連杆位於第二頂點連杆和第三頂點連杆之間；第三中間連杆位於第一頂點連杆和第三頂點連杆之間；各連杆之間通過連接銷相連接。
全文摘要
本發明公開了一種正三角形單元平面陣列可展機構,包括多個正三角形單元機構分別在橫向和縱向連接組合；正三角形單元機構由中心連杆與三個頂點連杆和三個中間連杆連接組合；單元機構以中心連杆為中心，中心連杆的各端分別與第一中間連杆、第二中間連杆、第三中間連杆的短杆連接；第一中間連杆位於第一頂點連杆和第二頂點連杆之間；第二中間連杆位於第二頂點連杆和第三頂點連杆之間；第三中間連杆位於第一頂點連杆和第三頂點連杆之間；各連杆之間通過連接銷連接。整個系統只有一個自由度，結構簡單，陣列形式多樣，既可以環形陣列，也可以線形陣列，可滿足不同需求。尤其適用於衛星天線展開系統的大面積展開收縮的平面陣列。
文檔編號B64G1/66GK102832438SQ20121031087
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者王三民, 孫宏圖, 袁茹, 陳蘇, 劉國林, 韓瑩瑩, 李劍鋒 申請人:西北工業大學