本發(fā)明涉及一種伸展臂。

背景技術(shù)：

折展機(jī)構(gòu)是指能夠從收攏狀態(tài)展開(kāi)到預(yù)定的或期望的結(jié)構(gòu)形式，并且能夠承受特定的載荷的一類機(jī)構(gòu)，在空間站、通信衛(wèi)星平臺(tái)、太空望遠(yuǎn)鏡、對(duì)地觀測(cè)、星球探測(cè)等航天任務(wù)中，各種類型的空間折展機(jī)構(gòu)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，如折展太陽(yáng)能電池板、空間站基礎(chǔ)骨架、空間機(jī)械臂、空間伸展臂、大口徑折展天線、大型柔性太陽(yáng)帆板支撐架等。

空間伸展臂是空間折展機(jī)構(gòu)中形式最為豐富、研究最早、應(yīng)用最為廣泛的一維空間折展機(jī)構(gòu)?？臻g伸展臂的主要作用是展開(kāi)柔性太陽(yáng)能帆板，支撐網(wǎng)狀天線、合成孔徑雷達(dá)、太空望遠(yuǎn)鏡，作為重力梯度桿、磁強(qiáng)針等展開(kāi)裝置，以及分離電子設(shè)備以減少相互之間的干擾等?？臻g伸展臂應(yīng)用于空間環(huán)境中，要求其具有質(zhì)量小、收攏體積小、可靠性高、剛度與強(qiáng)度大、熱穩(wěn)定性好、定位精度高等特點(diǎn)。

目前應(yīng)用于航天領(lǐng)域的空間伸展臂主要有以下四種形式：薄壁管狀伸展臂、套筒管式伸展臂、構(gòu)架式伸展臂和膨脹硬化式伸展臂。構(gòu)架式伸展臂主要由連桿和運(yùn)動(dòng)副組成，此類機(jī)構(gòu)具有收攏折疊比較大、精度高、可重復(fù)收攏展開(kāi)性好和壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于鉸接點(diǎn)較多，此類機(jī)構(gòu)也存在著制造工藝性較差，控制復(fù)雜和響應(yīng)較慢的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、折疊比大、剛度高、控制簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速以及展開(kāi)過(guò)程較快的扭簧驅(qū)動(dòng)剪叉式伸展臂。

本發(fā)明主要是兩個(gè)端部六面體折展單元之間設(shè)有若干個(gè)中間六面體折展單元，組成扭簧驅(qū)動(dòng)剪叉式伸展臂，其展開(kāi)及收攏均呈六面體框架，相鄰中間六面體折展單元共用一個(gè)平面折展單元并由四個(gè)中間花盤(pán)連接，端部六面體折展單元與其相鄰的中間六面體折展單元也共用一個(gè)平面折展單元并由四個(gè)中間花盤(pán)連接，通過(guò)改變中間六面體折展單元的數(shù)量，可以改變本發(fā)明扭簧驅(qū)動(dòng)剪叉式伸展臂的長(zhǎng)度。

所述中間六面體折展單元，其包括四個(gè)平面折展單元和八個(gè)中間花盤(pán)，四個(gè)平面折展單元分布在中間六面體折展單元的四個(gè)側(cè)面上，所述平面折展單元，其包括兩個(gè)剪叉桿，四個(gè)連桿和兩組扭簧驅(qū)動(dòng)組件，其中兩個(gè)剪叉桿結(jié)構(gòu)完全相同，中部通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接組成剪叉折疊桿，剪叉折疊桿的四個(gè)自由端分別插入四個(gè)中間花盤(pán)的與其共面的槽口中，通過(guò)四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與四個(gè)中間花盤(pán)槽口上內(nèi)側(cè)的通孔相連，四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與連接兩個(gè)剪叉桿組成的剪叉折疊桿的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行；所述四個(gè)連桿結(jié)構(gòu)完全相同，上下各兩根，該上(或下)面兩根連桿一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副和中間花盤(pán)槽口上外側(cè)的通孔相連，另一端設(shè)叉爪其通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副和扭簧驅(qū)動(dòng)組件相連，所述扭簧驅(qū)動(dòng)組件，其主要包括一個(gè)扭簧支座，兩個(gè)扭簧和兩個(gè)銷軸，扭簧支座相對(duì)的兩塊板上設(shè)有兩對(duì)同軸線的通孔，每對(duì)通孔內(nèi)各設(shè)一根銷軸，每根銷軸上各套有一根扭簧，扭簧的一端支撐在扭簧支座底板上，扭簧另一端支撐在連桿的叉爪上，連桿與扭簧支座相連的端部設(shè)有置于扭簧支座內(nèi)的叉爪，叉爪上的兩通孔套在扭簧支座內(nèi)銷軸的兩端；所述中間花盤(pán)為T(mén)型花盤(pán)，每個(gè)支叉上各設(shè)一個(gè)開(kāi)口槽，三個(gè)開(kāi)口槽長(zhǎng)度相同，每個(gè)開(kāi)口槽上均有兩對(duì)通孔，內(nèi)側(cè)通孔和平面折展單元中的剪叉折疊桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，外側(cè)通孔和平面折展單元中的連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連。

所述端部六面體折展單元，其與中間六面體折展單元結(jié)構(gòu)基本相同，包括四個(gè)平面折展單元和八個(gè)花盤(pán)，但八個(gè)花盤(pán)中四個(gè)為中間花盤(pán)，四個(gè)為端部花盤(pán)，所述端部花盤(pán)為L(zhǎng)型花盤(pán)，每個(gè)支叉上各設(shè)一個(gè)開(kāi)口槽，兩個(gè)開(kāi)口槽長(zhǎng)度相同，且與中間花盤(pán)上的開(kāi)口槽長(zhǎng)度相等，每個(gè)開(kāi)口槽上均有兩對(duì)通孔，內(nèi)側(cè)通孔和平面折展單元中的剪叉折疊桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，外側(cè)通孔和平面折展單元中的連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連。端部六面體折展單元中其余構(gòu)件與連接方式均與中間六面體折展單元相同。

所述中間六面體折展單元和端部六面體折展單元中，同一平面折展單元上連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線均平行，同一中間六面體折展單元或端部六面體折展單元中的四個(gè)平面折展單元兩兩相對(duì)，處于對(duì)側(cè)位置的平面折展單元上連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線均重合。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明折疊比大，含有多個(gè)過(guò)約束連桿，剛度高，抗震性能好。

2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副，易于實(shí)現(xiàn)工程制造。

3、本發(fā)明采用扭簧驅(qū)動(dòng)，整體機(jī)構(gòu)展開(kāi)過(guò)程較快，響應(yīng)迅速。

4、本發(fā)明實(shí)施方式簡(jiǎn)單，可靠性高，可應(yīng)用于通訊衛(wèi)星、空間站和空間探測(cè)器上。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明完全展開(kāi)立體示意簡(jiǎn)圖；

圖2是本發(fā)明半展開(kāi)立體示意簡(jiǎn)圖；

圖3是本發(fā)明完全收攏立體示意簡(jiǎn)圖；

圖4是本發(fā)明的中間六面體折展單元立體示意簡(jiǎn)圖；

圖5是本發(fā)明的端部六面體折展單元立體示意簡(jiǎn)圖；

圖6是本發(fā)明的平面折展單元及其所連接的四個(gè)中間花盤(pán)完全展開(kāi)狀態(tài)立體示意簡(jiǎn)圖；

圖7是本發(fā)明的平面折展單元及其所連接的四個(gè)中間花盤(pán)半展開(kāi)狀態(tài)立體示意簡(jiǎn)圖；

圖8是本發(fā)明的平面折展單元中的扭簧驅(qū)動(dòng)組件立體示意簡(jiǎn)圖；

圖中：A：中間六面體折展單元，B：端部六面體折展單元，C：平面折展單元，D：扭簧驅(qū)動(dòng)組件，1、中間花盤(pán)，2、剪叉桿，3、連桿，4、叉爪，5、扭簧支座，6、扭簧，7、銷軸，8、端部花盤(pán)。

具體實(shí)施方式

在圖1、圖2和圖3所示的扭簧驅(qū)動(dòng)剪叉式伸展臂的立體示意簡(jiǎn)圖中，本發(fā)明主要是兩個(gè)端部六面體折展單元B，如圖5所示，之間設(shè)有3個(gè)中間六面體折展單元A，如圖4所示，組成扭簧驅(qū)動(dòng)剪叉式伸展臂，其展開(kāi)及收攏均呈六面體框架，相鄰中間六面體折展單元共用一個(gè)平面折展單元C并由四個(gè)中間花盤(pán)1連接，端部六面體折展單元與其相鄰的中間六面體折展單元也共用一個(gè)平面折展單元并由四個(gè)中間花盤(pán)連接。

在圖6及圖7所示的平面折展單元及其所連接的四個(gè)中間花盤(pán)立體示意簡(jiǎn)圖中，所述平面折展單元C，其包括兩個(gè)剪叉桿2，四個(gè)連桿3和兩組扭簧驅(qū)動(dòng)組件D，其中兩個(gè)剪叉桿結(jié)構(gòu)完全相同，中部通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接組成剪叉折疊桿，剪叉折疊桿的四個(gè)自由端分別插入四個(gè)中間花盤(pán)的與其共面的槽口中，通過(guò)四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與四個(gè)中間花盤(pán)槽口上內(nèi)側(cè)的通孔相連，四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與連接兩個(gè)剪叉桿組成的剪叉折疊桿的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行；所述四個(gè)連桿結(jié)構(gòu)完全相同，上下各兩根，該上面及下面兩根連桿一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副和中間花盤(pán)槽口上外側(cè)的通孔相連，另一端設(shè)叉爪4其通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副和扭簧驅(qū)動(dòng)組件相連。所述扭簧驅(qū)動(dòng)組件，如圖8所示，其主要包括一個(gè)扭簧支座5，兩個(gè)扭簧6和兩個(gè)銷軸7，扭簧支座相對(duì)的兩塊板上設(shè)有兩對(duì)同軸線的通孔，每對(duì)通孔內(nèi)各設(shè)一根銷軸，每根銷軸上各套有一根扭簧，扭簧的一端支撐在扭簧支座底板上，扭簧另一端支撐在連桿的叉爪上，連桿與扭簧支座相連的端部設(shè)有置于扭簧支座內(nèi)的叉爪，叉爪上的兩通孔套在扭簧支座內(nèi)銷軸的兩端。所述中間花盤(pán)為T(mén)型花盤(pán)，每個(gè)支叉上各設(shè)一個(gè)開(kāi)口槽，三個(gè)開(kāi)口槽長(zhǎng)度相同，每個(gè)開(kāi)口槽上均有兩對(duì)通孔，內(nèi)側(cè)通孔和平面折展單元中的剪叉折疊桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，外側(cè)通孔和平面折展單元中的連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連。

在圖5所示的端部六面體折展單元立體示意簡(jiǎn)圖中，所述端部六面體折展單元，其與中間六面體折展單元結(jié)構(gòu)基本相同，包括四個(gè)平面折展單元和八個(gè)花盤(pán)，但八個(gè)花盤(pán)中四個(gè)為中間花盤(pán)，四個(gè)為端部花盤(pán)8，所述端部花盤(pán)為L(zhǎng)型花盤(pán)，每個(gè)支叉上各設(shè)一個(gè)開(kāi)口槽，兩個(gè)開(kāi)口槽長(zhǎng)度相同，且與中間花盤(pán)上的開(kāi)口槽長(zhǎng)度相等，每個(gè)開(kāi)口槽上均有兩對(duì)通孔，內(nèi)側(cè)通孔和平面折展單元中的剪叉折疊桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，外側(cè)通孔和平面折展單元中的連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相連。端部六面體折展單元中其余構(gòu)件與連接方式均與中間六面體折展單元相同。

所述中間六面體折展單元和端部六面體折展單元中，同一平面折展單元上連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線均平行，同一中間六面體折展單元或端部六面體折展單元中的四個(gè)平面折展單元兩兩相對(duì)，處于對(duì)側(cè)位置的平面折展單元上連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線均重合。