本发明专利技术涉及一种新型剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构是由N个边的正多边形为中心，周边以长方形和三角形交替排列的方式组网来划分型面，并映射到抛物面形成的，其包括中心的正N棱柱以及设置在正N棱柱外侧的M层可展层面，每一层可展层面均包括P个矩形单元以及连接相邻矩形单元的P个三角形，正N棱柱的的顶角和底角之间以及顶面的矩形单元和底面的矩形单元之间借助于剪叉折叠杆连接，通过改变剪叉式组网的层数，能够改变空间可展天线机构的大小。本发明专利技术只需一个驱动就能实现单元的展开与收拢运动，展开可控性与可靠性高。除此之外，空间可展天线机构具有高度的旋转对称性，大大降低了加工制造难度，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构
[0001]本专利技术涉及天线领域，具体地涉及一种剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构。
技术介绍
[0002]随着航空科学事业的迅猛发展，涌现出多种形式的空间可展开天线，由于受到运载能力的限制，很多空间可展开天线被设计成可收展机构，使其在存储和发射阶段以收拢姿态放置，待完成变轨时再逐步展开到实际工作形态。随着我国空间探测任务的持续推进，空间可展开天线具有巨大的应用价值，如何设计出杆件能够完全收拢且节点完全在反射面上、自由度与运动副数量少和结构对称性好的大口径高精度可展开天线，是目前亟需解决的关键技术难题。目前，许多研究学者和科研机构都对可展天线机构进行了比较深入的研究，提出了多种可展机构，列举如下。
[0003]专利技术专利CN108649318A公开了一种基于剪叉机构的空间可展曲面桁架机构由多个三棱台单元组网形成，该三棱台单元包括三个通过共转动关节依次首尾相连的剪叉机构，相邻三棱台单元之间通过共剪叉机构相连，并且其中，该剪叉机构包括在中央部分相互铰接的两根剪叉杆，每一剪叉杆的两个纵向端部分别与一根连杆构件相铰接，位于两根剪叉杆同一纵向端部的两根连杆构件之间形成滑动副连接，共转动关节设置在相连剪叉机构其中一个径向端部的相邻连杆构件之间。虽然该可展机构具有大尺寸、大折展比、轻重量、高强度的优点，但是机构构件较多，存在两种运动副，会使机构运动时，产生一定程度的不平稳性。
[0004]专利技术专利CN106025483A公开了一种剪叉联动式过约束可展单元及其组成的空间可展机构，其剪叉联动式过约束可展单元包含有六个花盘、六个剪叉杆和十二个连杆，六个剪叉杆组成三组剪叉折叠杆，十二个连杆组成六组折叠连杆，任意一组折叠连杆依靠连杆长度限制基本可展单元的展开程度，剩余五组折叠连杆均为过约束折叠连杆，可有效提高可展单元的刚度，通过改变基本可展单元的数量，可以改变空间可展机构的大小。该机构具有结构简单、展开性能好、刚度高的特点，但是基本可展单元机构构件较多，多个基本可展单元紧密排列组网，相邻基本可展单元通过共用四个花盘和一组剪叉折叠杆可组成空间可展机构，使得机构质量大，而天线可展机构一般都是大型化的，质量轻和刚度大是必须考虑的。
[0005]专利技术专利CN102593571A公开了一种剪刀基四边形单元平面阵列可展机构由多个剪刀四边形单元分别在横向和纵向阵列组合，四边形单元机构之间通过共用的剪刀组件和角点铰链组件相连接；完全展开时，在锁止簧和锁止销的作用下，整个机构稳定在展开状态，展开完成后，自动锁死，且对角方向有杆单元支撑，增大了系统刚度，冲击响应不敏感。整个系统只有一个自由度，驱动简单，机构不需要辅助系统补偿摩擦力，结构简单，重量轻，展开精度高，展开过程平稳，同步性好，由于该机构展开形成平面反射面，只是在不改变各个零件的结构和尺寸的情况下，根据需要单元机构的数量可任意的增加或减少来进行组网。
技术实现思路
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[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构，该天线机构具有杆件能够完全收拢且节点完全在抛物反射面上、自由度与运动副数量少、结构对称性好和加工制造工艺性好等优点。整体上，本专利技术自由度少、结构简单、折叠比大、展开可靠性高的新型剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构。
[0007]具体地，本专利技术提供一种剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构，其包括中心的正N棱柱以及设置在所述正N棱柱外侧的M层可展层面，每一层可展层面均包括P个矩形单元以及连接相邻矩形单元的P个三角形单元，第i层可展层面的矩形单元的数量P的计算公式为：
[0008]P＝2
i
‑1*N
[0009]其中，i为从内到外可展层面的层数，N为大于等于3的整数，M为可展层面的总层数，M为大于等于0的整数；
[0010]所述正N棱柱的N个顶角之间、N各底角之间、矩形单元与正N棱柱之间以及矩形单元之间借助于折叠连杆连接，所述正N棱柱的的顶角和底角之间以及顶面的矩形单元和底面的矩形单元之间借助于剪叉折叠杆连接。
[0011]优选地，所述正N棱柱基本可展单元包括N组剪叉折叠杆、N组折叠连杆、N+1个第一表面的花盘和N+1个第二表面的花盘，每一组剪叉折叠杆由两根不同长度的剪叉杆借助于转动副连接形成，每一组折叠连杆由两根相同的连杆借助于转动副连接形成，N+1个第一表面的花盘包括一个位于正N棱柱第一表面中心位置的顶花盘以及N个位于第一表面面N个角处的底花盘，N+1个第二表面的花盘包括一个位于正N棱柱第二表面中心位置的顶花盘以及N个位于第二表面N个角处的底花盘，
[0012]相邻的两个底花盘之间分别借助于一组折叠连杆进行连接，第一表面的底花盘与对应位置的第二表面的底花盘之间分别借助于一组剪叉折叠杆的长杆连接，该组剪叉折叠杆的短杆的两个自由端分别连接第一表面的顶花盘和第二表面的顶花盘，连杆的自由度与花盘之间以及剪叉杆的自由端与花盘之间均借助于转动副连接；
[0013]每一层可展层面包括第一表面的2
i
*N个底花盘和第二表面的2
i
*N个下花盘，第一表面的底花盘与第二表面的底花盘之间借助于一组剪叉折叠杆连接，该组剪叉折叠杆的短杆的两个自由端分别连接第一表面的内层和外层对应位置处的底花盘，该组剪叉折叠杆的长杆的两个自由端分别连接第二表面的内层和外层对应位置处的底花盘；
[0014]每组剪叉折叠杆的五个转动副轴线均平行，每组折叠连杆上的三个转动副轴线均平行。
[0015]优选地，通过改变M层可展层面的层数，能够改变空间可展天线机构的大小。
[0016]优选地，所述折叠连杆的长度能够调节基本可展单元的展开程度，当折叠连杆完全伸直即折叠连杆上三个转动副轴线共面时，天线机构便处于完全展开状态，当折叠连杆完全收拢时,天线机构便处于完全收拢状态。
[0017]优选地，底花盘的每条边上均开有一个中间槽口以及每个花盘的中心和顶点连线处有一个对称槽口，中间槽口用于插入折叠杆并通过转动副连接，2*N个底部花盘对称分布在正N棱柱基本可展单元底部2*N个顶角上，对称槽口用于插入距离中间铰链较长的两侧剪叉折叠杆并通过转动副连接，两个顶部花盘的每条边上均开有一个中间槽口，该中间槽口
用于插入距离中间铰链较短的两侧剪叉折叠杆并通过转动副连接。
[0018]优选地，正N棱柱基本可展单元以及每一层的可展单元的每一根剪叉杆长度均不同，但正N棱柱基本可展单元以及每一层的可展单元的每组剪叉折叠杆的两根剪叉杆的长度之和相等。
[0019]优选地，从二层组网开始时，每层的长方形单元中，相邻的花盘插入同步铰链的槽口轴线分别平行于上层和下层的正四棱柱基本可展单元的所对应的底部折叠杆的轴线，剪叉折叠杆两端的上层和下层花盘槽口分别垂直于上层和下层的正N棱柱基本可展单元的所对应的底部折叠杆的轴线；每层的三角形单元中，根据型面划分确定转动副连接的同步铰链杆的花盘槽口轴线和相邻剪叉折叠杆花盘槽口轴线所成的锐角。
[0020]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构，其特征在于：其包括中心的正N棱柱以及设置在所述正N棱柱外侧的M层可展层面，每一层可展层面均包括P个矩形单元以及连接相邻矩形单元的P个三角形单元，第i层可展层面的矩形单元的数量P的计算公式为：P＝2
i
‑1*N其中，i为从内到外可展层面的层数，N为大于等于3的整数，M为可展层面的总层数，M为大于等于0的整数；所述正N棱柱的N个顶角之间、N各底角之间、矩形单元与正N棱柱之间以及矩形单元之间借助于折叠连杆连接，所述正N棱柱的的顶角和底角之间以及顶面的矩形单元和底面的矩形单元之间借助于剪叉折叠杆连接。2.根据权利要求1所述的剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构，其特征在于：所述正N棱柱基本可展单元包括N组剪叉折叠杆、N组折叠连杆、N+1个第一表面的花盘和N+1个第二表面的花盘，每一组剪叉折叠杆由两根不同长度的剪叉杆借助于转动副连接形成，每一组折叠连杆由两根相同的连杆借助于转动副连接形成，N+1个第一表面的花盘包括一个位于正N棱柱第一表面中心位置的顶花盘以及N个位于第一表面面N个角处的底花盘，N+1个第二表面的花盘包括一个位于正N棱柱第二表面中心位置的顶花盘以及N个位于第二表面N个角处的底花盘，相邻的两个底花盘之间分别借助于一组折叠连杆进行连接，第一表面的底花盘与对应位置的第二表面的底花盘之间分别借助于一组剪叉折叠杆的长杆连接，该组剪叉折叠杆的短杆的两个自由端分别连接第一表面的顶花盘和第二表面的顶花盘，连杆的自由度与花盘之间以及剪叉杆的自由端与花盘之间均借助于转动副连接；每一层可展层面包括第一表面的2
i
*N个底花盘和第二表面的2
i
*N个下花盘，第一表面的底花盘与第二表面的底花盘之间借助于一组剪叉折叠杆连接，该组剪叉折叠杆的短杆的两个自由端分别连接第一表面的内层和外层对应位置处的底花盘，该组剪叉折叠杆的长杆的两个自由端分别连接第二表面的内层和外层对应位置处的底花盘；每组剪叉折叠杆的五个转动副轴线均平行，每组折叠连杆上的三个转动副轴线均平行。3.根据权利要求2所述的剪叉式组网的抛物面构架可展天线机构，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：鹿玲，刘秉谦，李康，曹腾飞，刘恩博，韩博，赵永生，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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