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专利号: 2022105646166
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其包括多个结构相同的可展单元,相邻两个可展单元分别通过外环周向折叠杆和内环周向折叠杆相互连接,其特征在于,

所述可展单元,其包括上菱形斜棱柱机构、下菱形斜棱柱机构和连接杆,所述上菱形斜棱柱机构通过连接杆和所述下菱形斜棱柱机构连接;所述上菱形斜棱柱机构,其包括第一支撑座、外环支撑座、内环支撑座、中心支撑座、第一折叠杆、第二折叠杆和径向腹杆;

所述第一支撑座左侧的两端分别设有第一槽口和第二槽口,所述第一支撑座的第一槽口和第二槽口的中间平面的夹角定为α,且α<180°,所述第一支撑座的第二槽口的中间平面和对称平面的夹角为[45‑(180/N)]°,N为可展单元的数量,所述第一支撑座的底部设有第三槽口;所述外环支撑座左侧的两端分别设有第一槽口和第二槽口,所述外环支撑座的第一槽口和第二槽口的中间平面的夹角为[45‑(180/N)]°,所述外环支撑座的第二槽口的中间平面和对称平面的夹角为[90‑(α/2)]°,所述外环支撑座的底部设有第三槽口,所述外环支撑座的第三槽口的中间平面和对称平面重合;

所述内环支撑座左侧的两端分别设有第一槽口和第二槽口,所述内环支撑座的第一槽口的中间平面和对称平面的夹角为[90‑(α/2)]°,所述内环支撑座的第一槽口和第二槽口的中间平面的夹角为[45+(180/N)]°,所述内环支撑座的底部设有第三槽口,所述内环支撑座的第三槽口的中间平面和对称平面重合;所述中心支撑座的第一端、第二端和第三端分别设有第一槽口、第二槽口和第三槽口,所述中心支撑座的第一槽口和第三槽口的中间平面的夹角为180°,所述中心支撑座的第一槽口的中间平面和对称平面重合;

所述第一支撑座的第一槽口和第一折叠杆的第一端连接,所述第一折叠杆的第二端和所述外环支撑座的第二槽口连接,所述第一支撑座的第二槽口和第二折叠杆的第一端连接,所述第二折叠杆的第二端和所述内环支撑座的第一槽口连接,所述中心支撑座的第一槽口、第二槽口和第三槽口分别与第一径向腹杆、第二径向腹杆和第三径向腹杆的第一端连接,所述第一径向腹杆、所述第二径向腹杆和所述第三径向腹杆的第二端分别与所述外环支撑座、所述内环支撑座和所述第一支撑座的第三槽口连接;

在所述下菱形斜棱柱机构中,其包括第二支撑座、下菱形斜棱柱机构的第一折叠杆、下菱形斜棱柱机构的第二折叠杆、下菱形斜棱柱机构的外环支撑座、下菱形斜棱柱机构的中心支撑座、下菱形斜棱柱机构的内环支撑座和下菱形斜棱柱机构的径向腹杆,所述第二支撑座为左右对称结构,所述第二支撑座左侧的第一端和第二端分别设有第一槽口和第二槽口,所述第二支撑座的第一槽口和所述第二槽口的中间平面的夹角为α,α<180°,所述第二支撑座的第二槽口的中间平面和对称平面的夹角为[45‑180/N]°,N为可展单元的数量,所述第二支撑座的底部设有第三槽口,所述第二支撑座的第一槽口、第二槽口和第三槽口的数量均为两个,所述第二支撑座的第一槽口、第二槽口和第三槽口对称分布在对称平面的两侧;

在相邻两个可展单元中,第一个可展单元中外环支撑座和下菱形斜棱柱机构的外环支撑座的第一槽口分别与外环周向折叠杆的第一端及下菱形斜棱柱机构的外环周向折叠杆的第一端连接,外环周向折叠杆的第二端及下菱形斜棱柱机构的外环周向折叠杆的第二端分别和第二个可展单元中外环支撑座和下菱形斜棱柱机构的外环支撑座的第一槽口连接,第一个可展单元中内环支撑座的第二槽口及下菱形斜棱柱机构的内环支撑座的第二槽口分别和内环周向折叠杆的第一端及下菱形斜棱柱机构的内环周向折叠杆的第一端连接,所述内环周向折叠杆的第二端及下菱形斜棱柱机构的内环周向折叠杆的第二端分别和第二个可展单元中内环支撑座的第二槽口及下菱形斜棱柱机构的内环支撑座的第二槽口连接,相邻两个可展单元共用第一支撑座及第二支撑座,第一个可展单元中第一支撑座的第二槽口和第二个可展单元中第一支撑座的第二槽口连接,第一个可展单元中第二支撑座的第二槽口和第二个可展单元中第二支撑座的第二槽口连接。

2.根据权利要求1所述的基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其特征在于,在所述第一支撑座中,所述第一支撑座为左右对称结构,所述第一支撑座的第一槽口、第二槽口和第三槽口的数量均为两个,所述第一支撑座的第一槽口、所述第二槽口和第三槽口对称分布在对称平面的两侧;在所述外环支撑座中,所述外环支撑座为左右对称结构,所述外环支撑座的第一槽口、第二槽口和第三槽口的数量均为两个,外环支撑座的第一槽口、第二槽口和第三槽口对称分布在对称平面的两侧;在所述内环支撑座中,所述内环支撑座为左右对称结构,所述内环支撑座的第一槽口和第二槽口的数量均为两个,所述内环支撑座的第一槽口和第二槽口对称分布在对称平面的两侧,所述内环支撑座的第三槽口的数量均为一个;在所述中心支撑座中,所述中心支撑座为左右对称结构,所述中心支撑座的第二槽口的数量均为两个,所述中心支撑座的第二槽口对称分布在对称平面的两侧。

3.根据权利要求1所述的基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其特征在于,所述第一折叠杆,其包括第一直杆、第二直杆和第三转动副,所述第一直杆和所述第二直杆的长度相等,所述第一直杆通过第三转动副和所述第二直杆连接;所述第二折叠杆,其包括第三直杆、第四直杆和第四转动副,所述第三直杆和所述第四直杆的长度相等,所述第三直杆通过第四转动副和所述第四直杆连接;所述外环周向折叠杆,其包括第五直杆、第六直杆和第一转动副,所述第五直杆和所述第六直杆的长度相等,所述第五直杆通过第一转动副和所述第六直杆连接;所述内环周向折叠杆,其包括第七直杆、第八直杆和第二转动副,所述第七直杆和所述第八直杆的长度相等,所述第七直杆通过第二转动副和所述第八直杆连接,折叠杆上的转动副使其只能具有一个方向的转动,从而在一个驱动输入的情况下,保证整个装置收展运动的可靠性和同步性。

4.根据权利要求1所述的基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其特征在于,在所述下菱形斜棱柱机构中,所述第二支撑座的第一槽口通过第十七转动副和所述下菱形斜棱柱机构的第二折叠杆的第一端连接,所述下菱形斜棱柱机构的第二折叠杆的第二端通过第九转动副和所述下菱形斜棱柱机构的外环支撑座的第二槽口连接,所述第二支撑座的第二槽口通过第十九转动副和所述下菱形斜棱柱机构的第一折叠杆的第一端连接,所述下菱形斜棱柱机构的第一折叠杆的第二端通过第十四转动副和所述下菱形斜棱柱机构的内环支撑座的第一槽口连接,所述下菱形斜棱柱机构的中心支撑座的第一槽口、第二槽口和第三槽口分别通过第十二转动副、第十一转动副和第十三转动副与第四径向腹杆、第五径向腹杆和第六径向腹杆的第一端连接,所述第四径向腹杆、第五径向腹杆和第六径向腹杆的第二端分别通过第十转动副、第十六转动副和第十八转动副与所述下菱形斜棱柱机构的外环支撑座的第三槽口、所述下菱形斜棱柱机构的内环支撑座的第三槽口和所述第二支撑座的第三槽口连接。

5.根据权利要求1所述的基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其特征在于,在上菱形斜棱柱机构中,所述第一支撑座、所述外环支撑座、所述中心支撑座和所述内环支撑座所在的平面互相平行,外环支撑座和内环支撑座均在N边形的外接圆上,外环支撑座和内环支撑座的连线汇交于N边形的圆心;在下菱形斜棱柱机构中,所述第二支撑座、所述下菱形斜棱柱机构的外环支撑座、所述下菱形斜棱柱机构的中心支撑座和所述下菱形斜棱柱机构的内环支撑座所在的平面互相平行;下菱形斜棱柱机构的外环支撑座和下菱形斜棱柱机构的内环支撑座均在N边形的外接圆上,下菱形斜棱柱机构的外环支撑座和下菱形斜棱柱机构的内环支撑座的连线汇交于N边形的圆心。

6.根据权利要求1所述的基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其特征在于,在所述上菱形斜棱柱机构中,其包括两个结构相同的第一支撑座、两个结构相同的第一折叠杆、两个结构相同的第二折叠杆、四个结构相同的径向腹杆、一个外环支撑座、一个中间支撑座和一个内环支撑座,两个结构相同的第一支撑座、一个外环支撑座和一个内环支撑座在投影面上呈菱形布置,所述外环支撑座和两个结构相同的所述第一折叠杆组成菱形的上半边,所述内环支撑座和两个结构相同的所述第二折叠杆组成菱形的下半边。

7.根据权利要求5或者6所述的基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其特征在于,在所述上菱形斜棱柱机构的展开状态中,两个结构相同的所述第一支撑座处于同一高度,所述中心支撑座和所述内环支撑座处于同一高度,所述外环支撑座的高度大于两个结构相同的所述第一支撑座的高度,两个结构相同的所述第一支撑座的高度大于所述中心支撑座和所述内环支撑座所处的高度。

8.根据权利要求1所述的基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其特征在于,在所述下菱形斜棱柱机构中,其包括两个结构相同的第二支撑座、两个结构相同的下菱形斜棱柱机构的第一折叠杆、两个结构相同的下菱形斜棱柱机构的第二折叠杆、四个结构相同的下菱形斜棱柱机构的径向腹杆、一个下菱形斜棱柱机构的外环支撑座、一个下菱形斜棱柱机构的中间支撑座和一个下菱形斜棱柱机构的内环支撑座,两个结构相同的第二支撑座、一个下菱形斜棱柱机构的外环支撑座和一个下菱形斜棱柱机构的内环支撑座在投影面上呈菱形布置,所述下菱形斜棱柱机构的外环支撑座和两个结构相同的所述下菱形斜棱柱机构的第二折叠杆组成菱形的上半边,所述下菱形斜棱柱机构的内环支撑座和两个结构相同的所述下菱形斜棱柱机构的第一折叠杆组成菱形的下半边。

9.根据权利要求1或者8所述的基于菱形斜棱柱的单自由度双环桁架可展开天线机构,其特征在于,在所述下菱形斜棱柱机构的任何状态中,两个结构相同的所述第二支撑座处于同一高度,所述下菱形斜棱柱机构的中心支撑座和所述下菱形斜棱柱机构的内环支撑座处于同一高度,所述下菱形斜棱柱机构的外环支撑座的高度大于两个结构相同的所述第二支撑座的高度,两个结构相同的所述第二支撑座的高度大于所述下菱形斜棱柱机构的中心支撑座和所述下菱形斜棱柱机构的内环支撑座所处的高度。