本发明专利技术涉及航空技术领域内的一种双层可展单元，包括上平台框架、下平台框架、中间平台以及拉锁组件；上平台框架、下平台框架分别通过连杆与中间平台铰接，上平台框架和下平台框架位于中间平台的相对两侧，上平台框架与下平台框架上均安装有拉锁组件；中间平台为动平台，驱动中间平台呈螺旋式旋转，上平台框架与下平台框架通过连杆的两端绕铰接点的转动实现折叠或展开，上平台框架与下平台框架展开时，拉锁组件用于锁定连杆和中间平台的连接。本发明专利技术的可展单元采用双层结构，在保证折展率的基础上进一步增强可展单元和伸展臂的刚度，提高展开精度，解决展开过程中可能存在的拉索缠绕问题，可用于空间望远镜、太阳能帆板等航天器。天器。天器。
【技术实现步骤摘要】
双层可展单元
[0001]本专利技术涉及航空
，具体地，涉及一种双层可展单元，特别涉及一种拉索自收纳的双层可展单元。
技术介绍
[0002]随着空间站、深空探测和对地观测等先进航天技术的发展，航天器小型化、复杂化、高精度化成为趋势。空间可展机构解决了运载火箭和航天器的尺寸限制对航天配件和技术发展的约束。空间伸展臂是一维空间可展机构，用于太阳能帆板、空间望远镜、拖曳帆等航天设备的展开支撑。相比较于盘绕式、薄壁管式和充气式空间伸展臂，铰接桁架式空间伸展臂具有刚度大、精度高等优点。其中，可展单元作为铰接桁架式空间伸展臂的基本单元模块，决定了伸展臂的展开方式和折展比、刚度、基频等属性。
[0003]现有的可展单元多基于SARRUS机构、平面剪叉机构等过约束机构和平面机构设计。例如专利文献CN10292316A基于SARRUS机构设计了一款三棱柱可折展单元及由该单元组成的可折展支撑臂，通过折叠杆连接上下平台。如专利文献CN102765492A和CN105799950B将平面剪叉机构置于四棱柱的侧面形成可展单元，顺次连接可展单元形成剪叉式空间伸展臂。再例如专利文献US005267424通过球副连接连杆形成四棱柱框架，并通过拉索提高展开后的单元刚度，形成以球副、连杆和拉索为基础的索杆铰接式空间伸展臂。
[0004]专利文献CN1474069A在三棱柱可展单元的侧面取消了拉索，增加了侧面连杆，通过转动副连接折叠杆，通过移动副连接水平边框，形成曲柄连杆机构。专利文献CN108401542B设计一种肘形纵梁作为折叠杆，通过肘形关节扭簧的弹性势能实现可展单元的展开。但是现有专利所设计的可展单元均为单层结构，通过柔性拉索、刚性连杆和关节锁止机构等实现锁定后单元刚度的提高。基于混联机构设计原理，设计具有双层结构的可展单元，可以在单元内部加入中间平台，通过拉索和中间平台的综合作用实现可展单元展开后的刚化，并组合可展单元，形成具有较高性能的空间伸展臂。
[0005]综上，航天技术的发展对空间可展机构提出了更高要求，需要基于混联机构等新设计原理，综合利用单元内部空间，设计出满足折展率、刚度和精度需求的新型可展单元。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种拉索自收纳的双层可展单元。
[0007]根据本专利技术提供的一种双层可展单元，包括上平台框架、下平台框架、中间平台以及拉锁组件；
[0008]所述上平台框架、所述下平台框架分别通过连杆与所述中间平台铰接，所述上平台框架和所述下平台框架位于所述中间平台的相对两侧，所述上平台框架与所述下平台框架上均安装有所述拉锁组件；
[0009]所述中间平台为动平台，驱动所述中间平台呈螺旋式旋转，所述上平台框架与所述下平台框架通过所述连杆的两端绕铰接点的转动实现折叠或展开，所述上平台框架与所
述下平台框架展开时，所述拉锁组件用于锁定所述连杆和所述中间平台的连接。
[0010]一些实施方式中，所述中间平台包括转动连杆和支撑台，所述支撑台自中心向外辐射形成多根支腿，所述转动连杆的一端与所述支腿转动连接，另一端转动连接于上下两根所述连杆之间；
[0011]所述转动连杆绕与所述支腿的连接点进行转动使所述中间平台呈螺旋式旋转，所述转动连杆位于上下两根所述连杆之间的端点朝所述支撑台中心逐渐靠近为折叠过程，所述转动连杆位于上下两根所述连杆之间的端点逐渐远离所述支撑台中心为展开过程。
[0012]一些实施方式中，所述中间平台还包括弹簧和锁定轴销，所述转动连杆与所述支腿连接的一端设有轴孔，所述支腿的端部设置有导向槽；
[0013]所述弹簧、所述锁定销轴顺次安装于所述轴孔内，所述锁定销轴的一端与所述弹簧的端面接触，另一端通过所述弹簧的弹力作用与所述支腿的端部滑动接触，所述转动连杆转动至完全展开时，所述锁定轴销的端部进入并锁止于所述导向槽的销孔内。
[0014]一些实施方式中，所述连杆与所述转动连杆通过H铰链转动连接，所述H铰链包括上支座和下支座，所述上支座与所述下支座设置有相适配的连接柱和连接孔，所述转动连杆的端部转动连接于所述上支座和所述下支座之间的连接柱上；
[0015]所述上支座和所述下支座均设有与所述连杆的端部转动连接的容置槽。
[0016]一些实施方式中，所述上平台框架与所述下平台框架均是由杆体连接形成的框架结构，所述杆体沿轴向方向设有凹槽。
[0017]一些实施方式中，所述拉锁组件包括弹性牵引模块、固定块、导向轴、滑动轴块以及拉索，两块所述固定块固定于所述杆体的凹槽两端，所述导向轴的两端分别与两块所述固定块连接，两块所述滑动轴块滑动连接于所述导向轴上且位于两块所述固定块之间，所述弹性牵引模块用于使两块所述滑动轴块产生相向运动，所述拉索的中部套在两个所述滑动轴块上，所述拉索的两端分别穿过两侧的所述固定块后以交叉的方式分别连接于两组所述H铰链上；
[0018]双层可展单元折叠时，通过所述弹性牵引模块驱动两块所述滑动轴块相背运动，将所述拉索多余的部分收纳在所述杆体的凹槽内；双层可展单元展开时，所述拉索在外力作用下拉动两块所述滑动轴块相向运动，所述弹性牵引模块给予两块所述滑动轴块以相反的作用力使所述拉索呈张紧状态，锁定所述连杆和所述中间平台的连接。
[0019]一些实施方式中，所述弹性牵引模块为长压簧，所述长压簧套设于所述导向轴上且两端分别与两块所述滑动轴块连接；
[0020]双层可展单元折叠时，两块所述滑动轴块在所述长压簧的弹力作用下相互远离，将所述拉索多余的部分收纳在所述杆体的凹槽内；双层可展单元展开时，所述长压簧被压缩并给予两块所述滑动轴块以相反的作用力，使得所述拉索呈张紧状态，锁定所述连杆和所述中间平台的连接。
[0021]一些实施方式中，所述弹性牵引模块包括短压簧、牵引滑块以及第一牵引线，所述牵引滑块滑动连接于所述导向轴上且位于所述固定块和所述滑动轴块之间，所述第一牵引线的中部套接于所述牵引滑块和所述固定块上，所述第一牵引线的两端分别与所述固定块和所述滑动轴块连接；
[0022]双层可展单元折叠时，两块所述牵引滑块在所述短压簧的推动下相互靠近，使两
块所述滑动轴块在所述第一牵引线的拉动下相互远离，将所述拉索多余的部分收纳在所述杆体的凹槽内；双层可展单元展开时，所述短压簧被压缩并通过所述牵引滑块和所述第一牵引线给予两块所述滑动轴块以反作用力，使得所述拉索呈张紧状态，锁定所述连杆和所述中间平台的连接。
[0023]一些实施方式中，所述弹性牵引模块包括涡卷弹簧、轮轴、轮毂以及第二牵引线，两组所述轮轴固定于所述杆体的凹槽两端且分别位于所述固定块的外侧，所述轮毂转动连接于所述轮轴上并通过所述涡卷弹簧进行转动，所述第二牵引线的一端缠绕于所述轮毂上，另一端穿过所述固定块后与所述滑动轴块连接；
[0024]双层可展单元折叠时，所述涡卷弹簧使所述轮毂转动，进而通过所述第二牵引线使得两块所述滑动轴块相互远离，将所述拉索多余的部分收纳在所述杆体的凹槽本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双层可展单元，其特征在于，包括上平台框架(1)、下平台框架(2)、中间平台(3)以及拉锁组件(6)；所述上平台框架(1)、所述下平台框架(2)分别通过连杆(4)与所述中间平台(3)铰接，所述上平台框架(1)和所述下平台框架(2)位于所述中间平台(3)的相对两侧，所述上平台框架(1)与所述下平台框架(2)上均安装有所述拉锁组件(6)；所述中间平台(3)为动平台，驱动所述中间平台(3)呈螺旋式旋转，所述上平台框架(1)与所述下平台框架(2)通过所述连杆(4)的两端绕铰接点的转动实现折叠或展开，所述上平台框架(1)与所述下平台框架(2)展开时，所述拉锁组件(6)用于锁定所述连杆(4)和所述中间平台(3)的连接。2.根据权利要求1所述的双层可展单元，其特征在于，所述中间平台(3)包括转动连杆(31)和支撑台(32)，所述支撑台(32)自中心向外辐射形成多根支腿(321)，所述转动连杆(31)的一端与所述支腿(321)转动连接，另一端转动连接于上下两根所述连杆(4)之间；所述转动连杆(31)绕与所述支腿(321)的连接点进行转动使所述中间平台(3)呈螺旋式旋转，所述转动连杆(31)位于上下两根所述连杆(4)之间的端点朝所述支撑台(32)中心逐渐靠近为折叠过程，所述转动连杆(31)位于上下两根所述连杆(4)之间的端点逐渐远离所述支撑台(32)中心为展开过程。3.根据权利要求2所述的双层可展单元，其特征在于，所述中间平台(3)还包括弹簧(33)和锁定轴销(34)，所述转动连杆(31)与所述支腿(321)连接的一端设有轴孔(35)，所述支腿(321)的端部设置有导向槽(36)；所述弹簧(33)、所述锁定销轴(34)顺次安装于所述轴孔(35)内，所述锁定销轴(34)的一端与所述弹簧(33)的端面接触，另一端通过所述弹簧(33)的弹力作用与所述支腿(321)的端部滑动接触，所述转动连杆(31)转动至完全展开时，所述锁定轴销(34)的端部进入并锁止于所述导向槽(36)的销孔(37)内。4.根据权利要求1所述的双层可展单元，其特征在于，所述连杆(4)与所述转动连杆(31)通过H铰链(5)转动连接，所述H铰链(5)包括上支座(51)和下支座(52)，所述上支座(51)与所述下支座(52)设置有相适配的连接柱和连接孔，所述转动连杆(31)的端部转动连接于所述上支座(51)和所述下支座(52)之间的连接柱上；所述上支座(51)和所述下支座(52)均设有与所述连杆(4)的端部转动连接的容置槽。5.根据权利要求1
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4任一所述的双层可展单元，其特征在于，所述上平台框架(1)与所述下平台框架(2)均是由杆体(10)连接形成的框架结构，所述杆体(10)沿轴向方向设有凹槽。6.根据权利要求5所述的双层可展单元，其特征在于，所述拉锁组件(6)包括弹性牵引模块(61)、固定块(62)、导向轴(63)、滑动轴块(64)以及拉索(65)，两块所述固定块(62)固定于所述杆体(10)的凹槽两端，所述导向轴(63)的两端分别与两块所述固定块(62)连接，两块所述滑动轴块(64)滑动连接于所述导向轴(63)上且位于两块所述固定块(62)之间，所述弹性牵引模块(61)用于使两块所述滑动轴块(64)产生相向运动，所述拉索(65)的中部套在两个所述滑动轴块(64)上，所述拉索(65)的两端分别穿过两侧的所述固定块(62)后以交叉的方式分别连接于两组所述H铰链(5)上；双层可展单...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫星，周宇，赵现朝，高峰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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