一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链

本发明属于航空航天、机械工程等，具体涉及一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链。

背景技术：

1、模块化机构可通过改变模块尺寸、数量以及排布方式实现结构整体尺寸拓展和拼接组网要求，具有拓展性强、灵活性高等优点，在各类航天可展机构上具有广阔的应用前景。

2、模块化机构由多个相同的可展开单元拼接而成，单个可展模块通常包含多个具有可展开功能的肋单元，展开过程各组件运动协调。但当各可展单元进行拼接组网时，往往存在各单元连接点分离或运动不协调的现象，这是由于运动过程中存在过约束问题。现有模块化可展机构中心铰链各可展开肋间角度固定，展开过程连接点的运动分离或运动不协调通过杆件变形弥补和适应，易在杆件中产生较大的内应力，存在展不开的风险，降低机构整体展开后的位置精度以及恶化展开过程中构件的受力情况。

3、因此，本发明提供了一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，通过在中心肋间释放转动自由度，解决展开过程运动不协调和连接分离难题，实现各模块间自由拼接和组网。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，设计了用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，可有效规避六个肋单元自由拼接和组网时面临的运动不协调和连接分离问题，减小和消除机构展开过程中和展开后的杆件附加内力，提高模块化拼接机构成形精度。

2、一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，包括铰链固定支座、可旋转转动副，以及非旋转转动副。

3、其特征在于：所述铰链固定支座，包括上固定支座、下固定支座以及止动螺钉，通过上下两端的紧固件安装在中心杆上，所述上固定支座与下固定支座通过四个均匀分布的螺栓连接构成一个整体，所述上固定支座靠近可旋转转动副一侧开设有螺纹孔安装止动螺钉，螺纹孔位于上固定支座中轴线上，与相邻非旋转转动副呈60°夹角，所述上固定支座、下固定支座靠近可旋转转动副一侧内部均开设有弧形滑槽，滑槽中轴线与上固定支座、下固定支座中轴线共线。所述可旋转转动副包括弧形滑块、连接块、可旋转转动副上铰链、销轴以及通用下铰链；所述可旋转转动副通过弧形滑块在上固定支座、下固定支座的弧形滑槽中滑动实现绕轴心转动，所述弧形滑块在中心处开设有螺纹孔与连接块通过螺栓连接固定，所述可旋转转动副上铰链通过螺栓与连接块固，所述可旋转转动副上铰链两外侧均开设有阶梯槽安装薄边轴承，通过销轴与通用下铰链连接；所述非旋转转动副包括非旋转转动副上铰链、销轴以及通用下铰链，所述非旋转转动副通过螺栓安装在铰链固定支座侧面，所述非旋转转动副上铰链两侧均开设有阶梯槽安装薄边轴承，通过销轴与通用下铰链连接。

4、优选的，所述铰链固定支座呈六棱台型设置，可伸出6个转动副均匀分布，且可旋转转动副与非旋转转动副可按照具体要求设置个数比例，例如呈1：5设置，所述铰链固定支座通过去除多余的材料做轻量化处理。

5、优选的，所述上固定支座下表面和下固定支座上表面靠近可旋转转动副一侧侧面开设有凹槽，凹槽左右轮廓由连接块旋转左右极限位置确定，凹槽高度略大于连接块高度。

6、优选的，所述弧形滑块与上固定支座、下固定支座的滑槽构成滑动结构，滑槽的弧长大于弧形滑块的弧长。所述弧形滑块外侧中心开设有凹槽与连接块配合定位。

7、优选的，所述通用下铰链在靠近铰链连接侧左右两边开设有薄凸台，凸台表面与可旋转转动副上铰链、非旋转转动副上铰链内侧面接触。

8、优选的，所述通用下铰链远离铰链连接侧一面开设有两个螺纹安装孔。

9、优选的，所述销轴以及通用下铰链具有互换性，可以在可旋转转动副以及非旋转转动副中共同使用。

10、本发明技术方案的优点在于：

11、1、所述自适应调节中心铰链通过可旋转转动副释放了中心铰链处自由度，且转动角度可调节，可适应不同结构运动协调性要求，规避模块化可展机构拼接时出现的连接分离问题，减小甚至消除机构展开过程中或展开后杆件产生的附加内应力，保证了机构展开后的位置精度，改善了可展机构连接处构件预期的受力情况。

12、2、弧形滑块与上固定支座、下固定支座的滑槽构成滑动结构，使可旋转转动副增加了一个绕轴心旋转的自由度。

13、3、可旋转转动副通过止动螺钉的松开与拧紧在旋转和固定之间切换，可满足多种工况需求，增加所述用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链的通用性。

14、4、销轴和通用下铰链具有一定互换性，可以在可旋转转动副以及非旋转转动副中共同使用，减少了加工成本并简化了加工工序。

技术特征：

1.一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，包括铰链固定支座(4)，以及分布在铰链固定支座(4)周侧的可旋转转动副(6)和非旋转转动副(5)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，其特征在于：所述铰链固定支座(4)呈六棱柱型设置，一个可旋转转动副(6)和五个非旋转转动副(5)共6个转动副沿环周均匀分布，且可旋转转动副(6)与非旋转转动副(5)可按照具体要求设置个数比例，所述铰链固定支座(4)通过去除多余的材料做轻量化处理。

3.根据权利要求1所述的一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，其特征在于：所述上固定支座(7)下表面和下固定支座(8)上表面靠近可旋转转动副(6)一侧侧面开设有凹槽，凹槽左右轮廓由连接块(11)旋转左右极限位置确定，凹槽高度略大于连接块(11)高度。

4.根据权利要求1所述的一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，其特征在于：弧形滑块(10)与上固定支座(7)、下固定支座(8)的弧形滑槽构成滑动结构，弧形滑槽的弧长大于弧形滑块(10)的弧长；所述弧形滑块(10)外侧中心开设有用于连接块(11)配合定位的凹槽。

5.根据权利要求1所述的一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，其特征在于：所述通用下铰链(14)在靠近铰链连接侧左右两边开设有薄凸台，凸台表面与可旋转转动副上铰链(12)或非旋转转动副上铰链(15)内侧面接触。

6.根据权利要求1所述的一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，其特征在于：所述通用下铰链(14)远离铰链连接侧一面开设有两个螺纹安装孔。

7.根据权利要求1所述的一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，其特征在于：所述销轴(13)以及通用下铰链(14)具有互换性，可以在可旋转转动副(6)，以及非旋转转动副(5)中共同使用。

技术总结本发明提供了一种用于模块化可展机构的角度自适应调节中心铰链，包括铰链固定支座，可以活动的可旋转转动副，以及无需活动的非旋转转动副。所述铰链固定支座通过螺栓固定在中心杆件上，所述可旋转转动副通过弧形滑块在铰链固定支座内部开设的弧形滑槽中滑动，实现绕中心轴旋转运动，所述非旋转转动副通过紧固件与铰链固定支座直接连接。所述可旋转转动副与非旋转转动副均可使用紧固件与连杆杆件连接固定。该用于模块化可展机构的可旋转铰链满足了模块化可展机构不同连杆杆件的不同自由度要求，消除模块化可展机构展开过程中或展开后会产生的内应力，提高模块化可展机构的成形精度，并可以根据具体自由度需求通过止动螺钉使可旋转转动副在旋转和固定之间切换。技术研发人员：聂锐,朱俊巍,王玉凤,闫莉佳,李康康,何柏岩受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4