[发明专利]一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构

摘要

一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构，该机构由剪叉单元、铰链和底盘组成，所述剪叉单元通过展开或收拢能够变换为第一构态、第二构态或第三构态，所述第一构态为三棱柱构态、第二构态为四棱柱构态、第三构态为五棱柱构态，所述铰链包括两转动副铰链和三转动副铰链，两转动副铰链一端通过销轴与底盘连接，另一端通过销轴与剪叉单元连接。本发明具有轻量化、组成构件类别单一、折叠比大、收拢体积小、机构展开稳定、可变三构态的特点，可作为多边形空间折展单元，适用于航空航天器支撑架和平面发射天线。

主权项

1.一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构，包括剪叉单元、铰链和底盘，其特征在于，具体结构和连接关系如下：所述剪叉单元通过展开或收拢能够三构态变换，分别为第一构态、第二构态和第三构态，所述第一构态为三棱柱构态、第二构态为四棱柱构态、第三构态为五棱柱构态，所述第一构态为三棱柱构态，包括剪叉单元、铰链和底盘，所述剪叉单元分为内层剪叉单元和外层剪叉单元，所述内层剪叉单元包括第一组内层剪叉单元、第二组内层剪叉单元、第三组内层剪叉单元、第四组内层剪叉单元和第五组内层剪叉单元，第一组内层剪叉单元包括第一剪叉杆和第二剪叉杆，第一剪叉杆一端通过两转动副铰链与第二底盘连接，另一端通过销轴与三转动副铰链的第二销轴座连接，第二剪叉杆一端通过两转动副铰链与第一底盘连接，另一端通过销轴与三转动副铰链的第二销轴座连接，其余四组内层剪叉单元与第一组内层剪叉单元的结构及连接关系完全相同，所述外层剪叉单元包括第一组外层剪叉单元、第二组外层剪叉单元、第三组外层剪叉单元、第四组外层剪叉单元和第五组外层剪叉单元，第一组外层剪叉单元由四根连杆和两个导杆槽组成，两个导杆槽通过销轴相互连接，连杆一端通过移动副与导杆槽连接，另一端通过销轴与三转动副铰链的第一销轴座连接，其余四组外层剪叉单元与第一组外层剪叉单元的结构及连接关系完全相同，所述铰链包括两转动副铰链和三转动副铰链，所述两转动副铰链上的两个销轴座的轴线异面垂直，两转动副铰链一端通过销轴与第二底盘连接，另一端通过销轴与剪叉杆一端连接，所述三转动副铰链包括三个销轴座，分别是第一销轴座、第二销轴座和第三销轴座，第二销轴座位于第一销轴座和第三销轴座中间，三个销轴座过共用转动副连接，第三销轴座通过销轴与第三组外层剪叉单元的连杆连接，所述底盘包括第一底盘和第二底盘，第二底盘上均匀分布有五个大小相同的销轴座，每个销轴座通过销轴与两转动副铰链连接，第一底盘与第二底盘的结构和连接关系完全相同，所述第二构态为四棱柱构态，在第一构态的基础上释放第二组内层剪叉单元(202)与第三组内层剪叉单元(203)压缩的第三组外层剪叉单元(103)蓄积的能量，此时第三组外层剪叉单元(103)的连杆(7)在导杆槽(8)内向外作被拉伸移动，整个第三组外层剪叉单元(103)作展开运动，此时五组内层剪叉单元作同步展开运动，整个机构从第一构态向第二构态转变，所述第三构态为五棱柱构态，在第二构态的基础上释放第四组内层剪叉单元(204)与第五组内层剪叉单元(205)压缩的第五组外层剪叉单元(105)蓄积的能量，此时第五组外层剪叉单元(105)的连杆(7)在导杆槽(8)内向外作被拉伸移动，整个第五组外层剪叉单元(105)作展开运动，此时五组内层剪叉单元作同步展开运动，整个机构从第二构态向第三构态转变。