一种受折纸启发的模块化厚板折展机构

本发明涉及空间折展机构设计领域，特别是关于大折展比刚性面板折展机构设计，该机构可根据实际空间大小改变各零件尺寸，实现不同工程应用。

背景技术：

1、随着航天技术的高速发展，空间折展机构也向着更大折展比、可控性更高和可模块化组装方向发展。将在地面上制作装配好的设备发射到太空中，需要设备在装入火箭整流罩前的尺寸足够小，结构足够紧凑，并且在发射进入太空轨道后能够展开到足够大的尺寸，使设备达到其工作姿态。中国专利cn114024121a提出了一种基于四棱锥单元的阵列式折展天线机构，其可以实现横向和竖向的组合并且拥有较大的收拢率和较高的刚度，但是其为桁架结构的空间折展机构，基本上都是以杆件链接为主，往往存在装配困难、构件数量繁多且复杂、需要额外装配反射板或天线网等问题。对于厚板折展机构，其折展通过将厚板折叠和展开实现，构件大部分是厚板，且为了保证机构的美观和运动性能，通常将厚板设计为对称或相同的构件，且可以与反射板或太阳能电池板一体化，减少了组装难度和整体机构的可靠性，由于厚板间的耦合关系，厚板折纸机构也可以设计为单自由度，这也提高了机构的可控性。中国专利cn114906350a提出了基于单自由度大折展比机构的太阳能帆板，通过弹簧驱动铰链自身的驱动力实现太阳能帆板的自主展开或收拢，同时还具有较大的折展比和较高的型面精度，但是其结构单一，难以满足较大的部署面积。

2、模块化折展机构不仅可以通过模块组合来实现更大的折展比和部署面积，在制造装配方面，也可以有效降低制造成本和装配难度。因此，模块化厚板折展机构也是如今一个重要的研究方向。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种受折纸启发的模块化厚板折展机构，可实现由完全平折状态到完全展开状态的重复折展，折展比大，且可以通过模块化组合，实现更大的部署面积，通过单个丝杠电机驱动整体机构的运动，可控性高，可以实现自助展开和折叠，对航空领域有非常大的应用前景，可应用于太阳翼结构。

2、本发明通过以下技术方案达到上述目的：

3、一种受折纸启发的模块化厚板折展机构，组成包括辅助驱动单元和折展机构，其特征在于，所述组成元件之间的具体结构和连接关系为：

4、所述辅助驱动单元，由固定箱体、丝杠电机、丝杠螺母、第一连杆、第二连杆、锥齿轮组、第一辅助厚面板、第二辅助厚面板、第三辅助厚面板组成，所述锥齿轮组，包括第一锥齿轮组和第二锥齿轮组，每个锥齿轮组由第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮组成，固定箱体为空心长方体箱体，固定箱体背部均匀设置四个通孔，前部中心位置设有矩形槽，前部顶端设有圆柱销孔，丝杠电机与固定箱体背部通孔通过螺栓就行固接，第一连杆为l型连杆，尾部设有轴线与杆长方向平行的凹槽与通孔，头部设有与杆长方向垂直的通孔，丝杠螺母嵌入第一连杆尾部凹槽，通过螺栓与第一连杆固连，丝杠螺母与丝杠电机通过螺纹配合连接，第二连杆为y型连杆，两端均设有通孔，第二连杆尾部通孔与第一连杆头部通孔通过圆柱销铰接，第一辅助厚面板类五边形面板，底边两角切除，并且以底面底边为轴线设有圆柱销孔，底面中心位置设有凸台，凸台设有通孔，第一辅助厚面板底面两侧边线位置对称设有圆柱销孔，第一辅助厚面板底面凸台通孔与第二连杆头部通孔通过圆柱销铰接，第二辅助厚面板为类直角三角形面板，在顶面长直角边设有凸台，凸台顶面内侧边设有圆柱销孔，面板底面斜边设有圆柱销孔，对角端设有l型凸块，第二辅助厚面板凸台顶面内侧边圆柱销孔与第一辅助厚面板底面一侧边线圆柱销孔通过圆柱销铰接，第三辅助厚面板为类直角三角形面板，在顶面长直角边设有凸台，凸台顶面内侧边设有圆柱销孔，面板底面斜边设有圆柱销孔，对角端设有凹槽，第三辅助厚面板凸台顶面内侧边圆柱销孔与第一辅助厚面板底面另一侧边线圆柱销孔通过圆柱销铰接，第一锥齿轮组第一锥齿轮和第二锥齿轮组第一锥齿轮分别对称固定连接在固定箱体前部顶端，两锥齿轮轴线与圆柱销孔同轴，第一锥齿轮组第二锥齿轮和第二锥齿轮组第二锥齿轮分别与第一辅助厚面板底面两侧边线圆柱销孔同轴配合，并分别与第一锥齿轮组第一锥齿轮和第二锥齿轮组第一锥齿轮啮合装配，第一锥齿轮组第三锥齿轮与第二辅助厚面板凸台顶面内侧边圆柱销孔固定连接，并且与第一锥齿轮组第二锥齿轮啮合装配，第二锥齿轮组第三锥齿轮与第三辅助厚面板凸台顶面内侧边圆柱销孔固定连接，并且与第二锥齿轮组第二锥齿轮啮合装配；

5、所述折展机构，由第一折展单元、第二折展单元、第三折展单元、第四折展单元、第五折展单元、第六折展单元组成，每个折展单元由第一折展部分和第二折展部分组成，每个折展部分由第一厚面板、第二厚面板、第三厚面板、第四厚面板、第五厚面板、第六厚面板组成，第一厚面板为长方体面板，顶面右上角设有长方形凸台，凸台顶面右边线设有圆柱销孔，面板顶面右下角设有三角形凸台，凸台顶面斜边边线设有圆柱销孔，面板底面左边线设有圆柱销孔，第二厚面板为等腰三棱柱面板，底面三条边线分别设有圆柱销孔，第二厚面板底面一侧斜边圆柱销孔与第一厚面板顶面右下角凸台顶面斜边圆柱销孔通过圆柱销铰接，第三厚面板为长方体面板，顶面右上角设有三角形凸台，凸台顶面斜边边线设有圆柱销孔，面板顶面右下角设有长方体凸台，凸台顶面右边线设有圆柱销孔，面板底面左边线设有圆柱销孔，底面左上角设有凹槽，第三厚面板顶面右上角凸台顶面斜边圆柱销孔与第二厚面板底面另一侧斜边圆柱销孔通过圆柱销铰接，第四厚面板为长方体面板，顶面左上角设有长方形凸台，凸台顶面左边线设有圆柱销孔，面板顶面左下角设有三角形凸台，凸台顶面斜边边线设有圆柱销孔，面板底面右边线设有圆柱销孔，下侧面设有l型凸台，第四厚面板顶面左上角凸台顶面左边线圆柱销孔与第一厚面板顶面右上角凸台顶面右边线圆柱销孔通过圆柱销铰接，第五厚面板为等腰三棱柱面板，底面三条边线分别设有圆柱销孔，第五厚面板底面一侧斜边圆柱销孔与第四厚面板顶面左下角凸台顶面斜边圆柱销孔通过圆柱销铰接，底面底边圆柱销孔与第二厚面板底面底边圆柱销孔通过圆柱销铰接，第六厚面板为长方体面板，顶面左上角设有三角形凸台，凸台顶面斜边边线设有圆柱销孔，面板顶面左下角设有长方体凸台，凸台顶面右边线设有圆柱销孔，面板底面左边线设有圆柱销孔，底面上端设有凹槽，第六厚面板顶面左上角凸台顶面斜边圆柱销孔与第五厚面板底面另一侧斜边圆柱销孔通过圆柱销铰接，顶面左下角凸台顶面左边线圆柱销孔与第三厚面板顶面右下角凸台顶面右边线圆柱销孔通过圆柱销铰接，第二折展部分各面板连接关系与第一折展部分相同，第一折展部分第四厚面板底面右边线圆柱销孔与第二折展部分第一厚面板底面左边线圆柱销孔通过圆柱销铰接，第一折展部分第六厚面板底面右边线圆柱销孔与第二折展部分第三厚面板底面左边线圆柱销孔通过圆柱销铰接，其余折展单元各面板连接关系与第一折展单元相同，第一折展单元第一折展部分第一厚面板底面左边线圆柱销孔与驱动单元第二辅助厚面板底面斜边圆柱销孔通过圆柱销铰接，第一折展单元第一折展部分第三厚面板底面左边线圆柱销孔与驱动单元第三辅助厚面板底面斜边圆柱销孔通过圆柱销铰接，第二折展单元第一折展部分第三厚面板下侧面与第一折展单元第一折展部分第一厚面板上侧面固连，第二折展单元第一折展部分第六厚面板下侧面与第一折展单元第一折展部分第四厚面板上侧面固连，第二折展单元第二折展部分第三厚面板下侧面与第一折展单元第二折展部分第一厚面板上侧面固连，第二折展单元第二折展部分第六厚面板下侧面与第一折展单元第二折展部分第四厚面板上侧面固连，第三折展单元第一折展部分第一厚面板上侧面与第一折展单元第一折展部分第三厚面板下侧面固连，第三折展单元第一折展部分第四厚面板上侧面与第一折展单元第一折展部分第六厚面板下侧面固连，第三折展单元第二折展部分第一厚面板上侧面与第一折展单元第二折展部分第三厚面板下侧面固连，第三折展单元第二折展部分第四厚面板上侧面与第一折展单元第二折展部分第六厚面板下侧面固连，第四折展单元第一折展部分第一厚面板底面左边线圆柱销孔与第一折展单元第二折展部分第四厚面板底面右边线圆柱销孔通过圆柱销铰接，第四折展单元第一折展部分第三厚面板底面左边线圆柱销孔与第一折展单元第二折展部分第六厚面板底面右边线圆柱销孔通过圆柱销铰接，第五折展单元与第二折展单元之间的连接和第六折展单元与第三折展单元之间的连接与第四折展单元与第一折展单元的连接相同，第五折展单元与第四折展单元之间的连接与第二折展单元与第一折展折展单元的连接相同，第六折展单元与第四折展单元的连接与第三折展单元与第一折展单元的连接相同。

6、所述的一种受折纸启发的模块化厚板折展机构，丝杠电机驱动丝杠螺母时，辅助厚面板缓缓展开或折叠，带动第一折展单元展开或折叠，进而使得其余的折展单元同时展开或折叠。

7、本发明的突出优点在于：

8、1、所述一种受折纸启发的模块化厚板折展机构，由单顶点四折痕和单顶点六折痕组合形成的折纸图案为启发，设计了一种单自由度可实现完全平折和展开的厚板折展机构；

9、2、所述一种受折纸启发的模块化厚板折展机构，可以同时实现横向和纵向的模块化组合，使得整体机构拥有大折展比和更大的部署面积，且模块组合后仍然保持单自由度特性；

10、3、所述一种受折纸启发的模块化厚板折展机构，可以实现自动化重复折叠和展开，可控性高。