一种具有大折展比的抛物面结构制造技术

本发明专利技术公开一种具有大折展比的抛物面结构，包括四个相同的能折叠的子单元，分别为第一子单元、第二子单元、第三子单元、第四子单元；每个子单元由八个折叠单元构成，分别为第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元、第四折叠单元、第五折叠单元、第六折叠单元、第七折叠单元、第八折叠单元；本发明专利技术为具有单一自由度的可折展结构，通过一个驱动可以将一个抛物面天线折叠成一个类棱柱体，缩小了其所占空间，且本发明专利技术不存在机构运动奇异现象，该驱动可根据实际需求安装在任意运动副位置。

【技术实现步骤摘要】
一种具有大折展比的抛物面结构
本专利技术涉及一种单自由度、大折展比的可折叠旋转抛物面结构。该结构由三角形和四边形板块构成，其上表面能制成旋转抛物面，能够实现旋转抛物面的折叠与展开。
技术介绍
抛物面结构因其较好的对称性和聚焦性，在信号接收天线、射电望远镜中得到广泛地应用，但由于体积大、不利于运输，抛物面结构常常只能固定于大面积的场地。不同于传统的机构或结构，可展结构是一种奇特的工程结构，属于机构与结构的交叉领域。在实现结构基本承载功能的前提下，其能够大尺寸地改变几何形状以适应不同的工况，是实现航天、土木等大型展开结构设计的关键。采用过约束机构为基本单元的空间可展结构有着高刚性，制造简单，成本低，可靠性高等优势。现有的空间可折展结构主要涉及平面或曲面上的折展，如太阳能帆板、卫星天线，存在折展比不足的问题，其中有些为非刚性折展，变形过程不利于控制、不易重复操作而且机构较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种能够实现折叠和展开两种稳定状态的可折展抛物面结构，安装和操作过程简单，可以将一个抛物面结构折叠成一个类棱柱体。折叠时面积较小便于发射或运输，展开时具有较大的工作空间；整个结构只具有一个自由度，运动控制简单；具有生产加工简单，运动控制方便，高可靠性等优点，在航空航天、电子通信等众多领域中具有重要意义和广泛的应用前景。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种具有大折展比的抛物面结构，包括四个相同的能折叠的子单元，分别为第一子单元、第二子单元、第三子单元、第四子单元；每个子单元由八个折叠单元构成，分别为第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元、第四折叠单元、第五折叠单元、第六折叠单元、第七折叠单元、第八折叠单元；所述第一折叠单元的基本形状为一内角为α，且该内角所对边边长为a的直角三角形平板，该直角三角形平板的一面为抛物面亦称为正面，另一面为平面亦称为背面；所述第一折叠单元正面的三条边分别为第一折叠单元正面第一边、第一折叠单元正面第二边、第一折叠单元正面第三边，所述第一折叠单元背面的三条边分别为第一折叠单元背面第一边、第一折叠单元背面第二边、第一折叠单元背面第三边，所述第一折叠单元侧面三条边分别为第一折叠单元侧面第一边、第一折叠单元侧面第二边、第一折叠单元侧面第三边；所述第二折叠单元的基本形状为一直角梯形，其上底的长度与与其相邻的直角三角形的直角边相等，为a，底角为90°-α，该直角梯形的一面为抛物面亦称为正面，另一面为平面亦称为背面，所述第二折叠单元正面的四条边分别为第二折叠单元正面第一边、第二折叠单元正面第二边、第二折叠单元正面第三边、第二折叠单元正面第四边，所述第二折叠单元背面的四条边分别为第二折叠单元背面第一边、第二折叠单元背面第二边、第二折叠单元背面第三边、第二折叠单元背面第四边，所述第二折叠单元侧面四条边分别为第二折叠单元侧面第一边、第二折叠单元侧面第二边、第二折叠单元侧面第三边、第二折叠单元侧面第四边；所述第二折叠单元侧面第二边与所述第一折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第一转动副相互连接，所述第二折叠单元能沿着所述第一子单元第一转动副轴线向内或向外转动直至与所述第一折叠单元的某一面接触；所述第三折叠单元与所述第一折叠单元镜面对称，其正面的三条边分别为第三折叠单元正面第一边、第三折叠单元正面第二边、第三折叠单元正面第三边，所述第三折叠单元背面的三条边分别为第三折叠单元背面第一边、第三折叠单元背面第二边、第三折叠单元背面第三边，所述第三折叠单元侧面三条边分别为第三折叠单元侧面第一边、第三折叠单元侧面第二边、第三折叠单元侧面第三边，并且所述第三折叠单元所有边的位置与所述第一折叠单元所有边的位置镜面对称；所述第三折叠单元正面第一边与所述第一折叠单元正面第一边相邻并通过第一子单元第二转动副相互连接，所述第三折叠单元能沿着所述第一子单元第二转动副轴线向内或向外转动直至与所述第一折叠单元的某一面接触；所述第四折叠单元与所述第二折叠单元镜面对称，其正面的四条边分别为第四折叠单元正面第一边、第四折叠单元正面第二边、第四折叠单元正面第三边、第四折叠单元正面第四边，所述第四折叠单元背面的四条边分别为第四折叠单元背面第一边、第四折叠单元背面第二边、第四折叠单元背面第三边、第四折叠单元背面第四边，所述第四折叠单元侧面四条边分别为第四折叠单元侧面第一边、第四折叠单元侧面第二边、第四折叠单元侧面第三边、第四折叠单元侧面第四边，并且所述第四折叠单元所有边的位置与所述第二折叠单元所有边的位置镜面对称；所述第四折叠单元侧面第二边与所述第三折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第三转动副相互连接，所述第四折叠单元能沿所述第一子单元第三转动副轴线向内或向外转动直至与所述第三折叠单元的某一面接触；所述第四折叠单元正面第一边与所述第二折叠单元正面第一边相邻并通过第一子单元第四转动副相互连接，所述第四折叠单元能沿所述第一子单元第四转动副轴线向内或向外转动直至与第二折叠单元的某一面接触；所述第一子单元第一转动副、第一子单元第二转动副、第一子单元第三转动副和第一子单元第四转动副共同构成一个空间四杆机构；所述第五折叠单元与所述第一折叠单元相同，其各边位置与所述第一折叠单元各边位置一致；所述第五折叠单元背面第三边与所述第三折叠单元背面第三边相邻并通过第一子单元第五转动副相互连接，所述第五折叠单元能沿所述第一子单元第五转动副轴线向内或向外转动直至与第三折叠单元的某一面接触；所述第六折叠单元与所述第二折叠单元相同，其各边位置与所述第二折叠单元各边位置一致；所述第六折叠单元背面第三边与所述第四折叠单元背面第三边相邻并通过第一子单元第六转动副相互连接，所述第六折叠单元能沿所述第一子单元第六转动副轴线向内或向外转动直至与第四折叠单元的某一面接触；所述第六折叠单元侧面第二边与所述第五折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第七转动副相互连接，所述第六折叠单元能沿所述第一子单元第七转动副轴线向内或向外转动直至与第五折叠单元的某一面接触；所述第一子单元第三转动副、第一子单元第五转动副、第一子单元第六转动副和第一子单元第七转动副共同构成一个空间四杆机构；所述第七折叠单元与所述第三折叠单元相同，其各边位置与所述第三折叠单元各边位置一致；所述第七折叠单元正面第一边与所述第五折叠单元正面第一边相邻并通过第一子单元第八转动副相互连接，所述第七折叠单元能沿所述第一子单元第八转动副轴线向内或向外转动直至与所述第五折叠单元的某一面接触；所述第八折叠单元与所述第四折叠单元相同，其各边位置与所述第四折叠单元各边位置一致；所述第八折叠单元侧面第二边与所述第七折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第九转动副相互连接，所述第八折叠单元能沿所述第一子单元第九转动副轴线向内或向外转动直至与所述第七折叠单元的某一面接触；所述第八折叠单元正面第一边与所述第六折叠单元正面第一边相邻并通过第一子单元第十转动副相互连接，所述第八折叠单元能沿所述第一子单元第十转动副轴线向内或向外转动直至与第六折叠单元的某一面接触；所述第一子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有大折展比的抛物面结构，其特征在于，包括四个相同的能折叠的子单元，分别为第一子单元、第二子单元、第三子单元、第四子单元；每个子单元由八个折叠单元构成，分别为第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元、第四折叠单元、第五折叠单元、第六折叠单元、第七折叠单元、第八折叠单元；所述第一折叠单元的基本形状为一内角为α，且该内角所对边边长为a的直角三角形平板，该直角三角形平板的一面为抛物面亦称为正面，另一面为平面亦称为背面；所述第一折叠单元正面的三条边分别为第一折叠单元正面第一边、第一折叠单元正面第二边、第一折叠单元正面第三边，所述第一折叠单元背面的三条边分别为第一折叠单元背面第一边、第一折叠单元背面第二边、第一折叠单元背面第三边，所述第一折叠单元侧面三条边分别为第一折叠单元侧面第一边、第一折叠单元侧面第二边、第一折叠单元侧面第三边；/n所述第二折叠单元的基本形状为一直角梯形，其上底的长度与与其相邻的直角三角形的直角边相等，为a，底角为90°-α，该直角梯形的一面为抛物面亦称为正面，另一面为平面亦称为背面，所述第二折叠单元正面的四条边分别为第二折叠单元正面第一边、第二折叠单元正面第二边、第二折叠单元正面第三边、第二折叠单元正面第四边，所述第二折叠单元背面的四条边分别为第二折叠单元背面第一边、第二折叠单元背面第二边、第二折叠单元背面第三边、第二折叠单元背面第四边，所述第二折叠单元侧面四条边分别为第二折叠单元侧面第一边、第二折叠单元侧面第二边、第二折叠单元侧面第三边、第二折叠单元侧面第四边；所述第二折叠单元侧面第二边与所述第一折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第一转动副相互连接，所述第二折叠单元能沿着所述第一子单元第一转动副轴线向内或向外转动直至与所述第一折叠单元的某一面接触；/n所述第三折叠单元与所述第一折叠单元镜面对称，其正面的三条边分别为第三折叠单元正面第一边、第三折叠单元正面第二边、第三折叠单元正面第三边，所述第三折叠单元背面的三条边分别为第三折叠单元背面第一边、第三折叠单元背面第二边、第三折叠单元背面第三边，所述第三折叠单元侧面三条边分别为第三折叠单元侧面第一边、第三折叠单元侧面第二边、第三折叠单元侧面第三边，并且所述第三折叠单元所有边的位置与所述第一折叠单元所有边的位置镜面对称；所述第三折叠单元正面第一边与所述第一折叠单元正面第一边相邻并通过第一子单元第二转动副相互连接，所述第三折叠单元能沿着所述第一子单元第二转动副轴线向内或向外转动直至与所述第一折叠单元的某一面接触；/n所述第四折叠单元与所述第二折叠单元镜面对称，其正面的四条边分别为第四折叠单元正面第一边、第四折叠单元正面第二边、第四折叠单元正面第三边、第四折叠单元正面第四边，所述第四折叠单元背面的四条边分别为第四折叠单元背面第一边、第四折叠单元背面第二边、第四折叠单元背面第三边、第四折叠单元背面第四边，所述第四折叠单元侧面四条边分别为第四折叠单元侧面第一边、第四折叠单元侧面第二边、第四折叠单元侧面第三边、第四折叠单元侧面第四边，并且所述第四折叠单元所有边的位置与所述第二折叠单元所有边的位置镜面对称；所述第四折叠单元侧面第二边与所述第三折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第三转动副相互连接，所述第四折叠单元能沿所述第一子单元第三转动副轴线向内或向外转动直至与所述第三折叠单元的某一面接触；所述第四折叠单元正面第一边与所述第二折叠单元正面第一边相邻并通过第一子单元第四转动副相互连接，所述第四折叠单元能沿所述第一子单元第四转动副轴线向内或向外转动直至与第二折叠单元的某一面接触；所述第一子单元第一转动副、第一子单元第二转动副、第一子单元第三转动副和第一子单元第四转动副共同构成一个空间四杆机构；/n所述第五折叠单元与所述第一折叠单元相同，其各边位置与所述第一折叠单元各边位置一致；所述第五折叠单元背面第三边与所述第三折叠单元背面第三边相邻并通过第一子单元第五转动副相互连接，所述第五折叠单元能沿所述第一子单元第五转动副轴线向内或向外转动直至与第三折叠单元的某一面接触；/n所述第六折叠单元与所述第二折叠单元相同，其各边位置与所述第二折叠单元各边位置一致；所述第六折叠单元背面第三边与所述第四折叠单元背面第三边相邻并通过第一子单元第六转动副相互连接，所述第六折叠单元能沿所述第一子单元第六转动副轴线向内或向外转动直至与第四折叠单元的某一面接触；所述第六折叠单元侧面第二边与所述第五折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第七转动副相互连接，所述第六折叠单元能沿所述第一子单元第七转动副轴线向内或向外转动直至与第五折叠单元的某一面接触；所述第一子单元第三转动副、第一子单元第五转动副、第一子单元第六转动副和第一子单元第七转动副共同构成一个空间四杆机构；/n所述第七折叠单元与所述第三折叠单元相同，...

【技术特征摘要】
1.一种具有大折展比的抛物面结构，其特征在于，包括四个相同的能折叠的子单元，分别为第一子单元、第二子单元、第三子单元、第四子单元；每个子单元由八个折叠单元构成，分别为第一折叠单元、第二折叠单元、第三折叠单元、第四折叠单元、第五折叠单元、第六折叠单元、第七折叠单元、第八折叠单元；所述第一折叠单元的基本形状为一内角为α，且该内角所对边边长为a的直角三角形平板，该直角三角形平板的一面为抛物面亦称为正面，另一面为平面亦称为背面；所述第一折叠单元正面的三条边分别为第一折叠单元正面第一边、第一折叠单元正面第二边、第一折叠单元正面第三边，所述第一折叠单元背面的三条边分别为第一折叠单元背面第一边、第一折叠单元背面第二边、第一折叠单元背面第三边，所述第一折叠单元侧面三条边分别为第一折叠单元侧面第一边、第一折叠单元侧面第二边、第一折叠单元侧面第三边；
所述第二折叠单元的基本形状为一直角梯形，其上底的长度与与其相邻的直角三角形的直角边相等，为a，底角为90°-α，该直角梯形的一面为抛物面亦称为正面，另一面为平面亦称为背面，所述第二折叠单元正面的四条边分别为第二折叠单元正面第一边、第二折叠单元正面第二边、第二折叠单元正面第三边、第二折叠单元正面第四边，所述第二折叠单元背面的四条边分别为第二折叠单元背面第一边、第二折叠单元背面第二边、第二折叠单元背面第三边、第二折叠单元背面第四边，所述第二折叠单元侧面四条边分别为第二折叠单元侧面第一边、第二折叠单元侧面第二边、第二折叠单元侧面第三边、第二折叠单元侧面第四边；所述第二折叠单元侧面第二边与所述第一折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第一转动副相互连接，所述第二折叠单元能沿着所述第一子单元第一转动副轴线向内或向外转动直至与所述第一折叠单元的某一面接触；
所述第三折叠单元与所述第一折叠单元镜面对称，其正面的三条边分别为第三折叠单元正面第一边、第三折叠单元正面第二边、第三折叠单元正面第三边，所述第三折叠单元背面的三条边分别为第三折叠单元背面第一边、第三折叠单元背面第二边、第三折叠单元背面第三边，所述第三折叠单元侧面三条边分别为第三折叠单元侧面第一边、第三折叠单元侧面第二边、第三折叠单元侧面第三边，并且所述第三折叠单元所有边的位置与所述第一折叠单元所有边的位置镜面对称；所述第三折叠单元正面第一边与所述第一折叠单元正面第一边相邻并通过第一子单元第二转动副相互连接，所述第三折叠单元能沿着所述第一子单元第二转动副轴线向内或向外转动直至与所述第一折叠单元的某一面接触；
所述第四折叠单元与所述第二折叠单元镜面对称，其正面的四条边分别为第四折叠单元正面第一边、第四折叠单元正面第二边、第四折叠单元正面第三边、第四折叠单元正面第四边，所述第四折叠单元背面的四条边分别为第四折叠单元背面第一边、第四折叠单元背面第二边、第四折叠单元背面第三边、第四折叠单元背面第四边，所述第四折叠单元侧面四条边分别为第四折叠单元侧面第一边、第四折叠单元侧面第二边、第四折叠单元侧面第三边、第四折叠单元侧面第四边，并且所述第四折叠单元所有边的位置与所述第二折叠单元所有边的位置镜面对称；所述第四折叠单元侧面第二边与所述第三折叠单元侧面第二边相邻并通过第一子单元第三转动副相互连接，所述第四折叠单元能沿所述第一子单元第三转动副轴线向内或向外转动直至与所述第三折叠单元的某一面接触；所述第四折叠单元正面第一边与所述第二折叠单元正面第一边相邻并通过第一子单元第四转动副相互连接，所述第四折叠单元能沿所述第一子单元第四转动副轴线向内或向外转动直至与第二折叠单元的某一面接触；所述第一子单元第一转动副、第一子单元第二转动副、第一子单元第三转动副和第一子单元第四转动副共同构成一个空间四杆机构；
所述第五折叠单元与所述第一折叠单元相同，其各边位置与所述第一折叠单元各边位置一致；所述第五折叠单元背面第三边与所述第三折叠单元背面第三边相邻并通过第一子单元第五转动副相互连接，所述第五折叠单元能沿所述第一子单元第五转动副轴线向内或向外转动直至与第三折叠单元的某一面接触；
所述第六折叠单元与所述第二折叠单元相同，其各边位置与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焱，陈学松，马家耀，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12