索桿式伸展臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種可展結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]可展結(jié)構(gòu)在建筑、航天等多個領(lǐng)域都有需求和應(yīng)用。例如在航空航天領(lǐng)域，由于結(jié)構(gòu)的大型化和運載火箭有效載荷倉有限容積的矛盾，使得可展結(jié)構(gòu)在此領(lǐng)域得以發(fā)展，出現(xiàn)了伸展臂、可展天線、可展太陽能帆板等新型可展結(jié)構(gòu)。
[0003]索桿形式的可展結(jié)構(gòu)較單純桿形式的可展結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量要小?？烧菇Y(jié)構(gòu)的展開狀態(tài)一般為其工作狀態(tài)。要長期保持展開狀態(tài)，可展結(jié)構(gòu)大多都是添加鎖緊裝置或者其他構(gòu)件實現(xiàn)鎖緊；而且，伸展臂在展開或折疊的過程中還需要各構(gòu)件同步運動，這也要求在鉸鏈連接處增加齒輪或者其他同步裝置等，無論是增加鎖緊裝置或者增加同步裝置，這都增加了機構(gòu)的復(fù)雜程度和質(zhì)量，使機構(gòu)變得笨重。因此，設(shè)計索桿形式的、依靠自身結(jié)構(gòu)鎖緊的可展結(jié)構(gòu)，即可降低機構(gòu)質(zhì)量，又可以減小機構(gòu)的復(fù)雜程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供可以在繩索的驅(qū)動下展開和折疊的索桿式伸展臂。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明索桿式伸展臂，其特征是:包括第一伸展單元，第一伸展單元包括豎向桿(BI)、第一斜向桿(B2)、第二斜向桿(B3)、第三斜向桿(B4)、第四斜向桿(B5)、第一滑輪(SLl)、第二滑輪(SL2)、第三滑輪(SL3)、第四滑輪(SL4)、第五滑輪(SL5)、第六滑輪(SL6)、第一轉(zhuǎn)動副(Rl)、第二轉(zhuǎn)動副(R2)、第三轉(zhuǎn)動副(R3)、第四轉(zhuǎn)動副(R4)，第一斜向桿(B2)、第二斜向桿(B3)、第三斜向桿(B4)、第四斜向桿(B5)分別通過第一轉(zhuǎn)動副(Rl)、第二轉(zhuǎn)動副(R2)、第三轉(zhuǎn)動副(R3)、第四轉(zhuǎn)動副(R4)與豎向桿(BI)相連，第一斜向桿(B2)、第二斜向桿(B3)、第三斜向桿(B4)、第四斜向桿(B5)的端部分別連接第一滑輪(SLl)、第二滑輪(SL2)、第五滑輪(SL5)、第六滑輪(SL6)，豎向桿(BI)的兩端分別連接第三滑輪(SL3)和第四滑輪(SL4)，第一滑輪(SLl)外側(cè)和第三滑輪(SL3)內(nèi)側(cè)之間設(shè)置第一斜向索(SI)，第三滑輪(SL3)內(nèi)側(cè)與第五滑輪(SL5)外側(cè)之間設(shè)置第二斜向索(S2)，第五滑輪(SL5)外側(cè)和第六滑輪(SL6)外側(cè)之間設(shè)置第二豎向索(S6)，第六滑輪(SL6)外側(cè)和第四滑輪(SL4)內(nèi)側(cè)之間設(shè)置第四斜向索(S4)，第四滑輪(SL4)內(nèi)側(cè)和第二滑輪(SL2)外側(cè)之間設(shè)置第三斜向索(S3)，第二滑輪(SL2)外側(cè)和第一滑輪(SLl)外側(cè)之間設(shè)置第一豎向索(S5)。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、還包括與第一伸展單元結(jié)構(gòu)相同的第二伸展單元和第三伸展單元，第一伸展單元的第五滑輪(SL5)與第二伸展單元的第一滑輪同在一個滑輪軸上，第一伸展單元的第六滑輪(SL6)與第二伸展單元的第二滑輪同在一個滑輪軸上，第二伸展單元的第五滑輪(SLlO)與第三伸展單元的第一滑輪同在一個滑輪軸上，第二伸展單元的第六滑輪(SL9)與第三伸展單元的第二滑輪同在一個滑輪軸上，第一根索成環(huán)形，依次繞過第一伸展單元、第二伸展單元和第三伸展單元，具體纏繞方式為：從第一伸展單元的第一滑輪（SLl)外側(cè)開始，依次繞過第一伸展單元第二滑輪（SL2)外側(cè)、第一伸展單元第四滑輪（SL4)內(nèi)側(cè)、第一伸展單元第六滑輪（SL6)外側(cè)、第二伸展單元第四滑輪（SL7)內(nèi)側(cè)、第二伸展單元第六滑輪(SL9)外側(cè)、第三伸展單元第四滑輪（SLll)內(nèi)側(cè)、第三伸展單元第六滑輪（SL13)外側(cè)、第三伸展單元第五滑輪（SL14)外側(cè)、第三伸展單元第三滑輪（SL12)內(nèi)側(cè)、第二伸展單元第五滑輪（SLlO)外側(cè)、第二伸展單元第三滑輪（SL8)內(nèi)側(cè)、第一伸展單元第五滑輪（SL5)外側(cè)、第一伸展單元第三滑輪（SL3)內(nèi)側(cè)，最終回到第一伸展單元的第一滑輪（SLl)外側(cè)，第一伸展單元的第五滑輪（SL5)和第六滑輪（SL6)之間設(shè)置第二根索，第二伸展單元的第五滑輪(SLlO)和第六滑輪（SL9)之間設(shè)置第三根索。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明借助于自身結(jié)構(gòu)中連接在節(jié)點單元上的索構(gòu)件只受拉和桿構(gòu)件只受壓的特點，不需要附加任何鎖緊裝置，即可使節(jié)點在任意時刻、任意位置受力平衡，可以實現(xiàn)任意狀態(tài)下鎖緊，使機構(gòu)更輕便、結(jié)構(gòu)更優(yōu)化。
【附圖說明】
[0010]圖I為本發(fā)明的伸展單元展開狀態(tài)圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的伸展單元折疊狀態(tài)圖；
[0012]圖3為本發(fā)明的三個伸展單元在一起的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述：
[0014]結(jié)合圖I?3，每個單元包括桿構(gòu)件、連接件、滑輪和索構(gòu)件。其中，連接件的形狀可看成由一個桿垂直穿過兩個平行桿的中心而形成的組件，該連接件的形狀并不限于此。桿構(gòu)件和連接件通過轉(zhuǎn)動副連接，且桿構(gòu)件的另一端各自連接一個滑輪，連接件上也有兩個滑輪；其中所構(gòu)件通過滑輪導(dǎo)向，并通過控制索構(gòu)件的長度變化來控制整個伸展臂的展開與折疊運動。而且，此結(jié)構(gòu)是由兩個梯形組成的，當索的長度變化時，各桿受力方向處于由豎向索和斜向索組成的梯形角的對角線上，由力學(xué)平行四邊形法則知，結(jié)構(gòu)受力平衡，其形狀就會固定不變，所以，結(jié)構(gòu)的鎖緊也是通過索長度的固定來實現(xiàn)的。同時，如果改變索的長度，則該伸展臂可實現(xiàn)展開或收縮。其中桿構(gòu)件只受壓力，索構(gòu)件只受拉力，由此結(jié)構(gòu)可知，無論該伸展臂展開或收縮到任何時刻、任何位置都是穩(wěn)定的，這樣就避免了安裝制動裝置的麻煩，使得結(jié)構(gòu)更簡單、質(zhì)量更輕便；同時，該結(jié)構(gòu)各單元桿形成一個“菱形”結(jié)構(gòu)，這樣可以保證該伸展臂展開或折疊時，各單元是同步運行的。
[0015]圖I為索桿式伸展臂的可展單元的展開狀態(tài)圖。該可展單元由6個滑輪、4個桿構(gòu)件、I個連接件組成和6根索組成。連接件BI可看做由一個桿垂直穿過兩個平行的桿組成，其中兩個平行的桿的端點為轉(zhuǎn)動副，以圖I位置放置，左上角為第一個轉(zhuǎn)動副R1，逆時針方向分別為第二個轉(zhuǎn)動副R2、第三個轉(zhuǎn)動副R4、第四個轉(zhuǎn)動副R3 ;第一個轉(zhuǎn)動副Rl連接第一根桿B2，第二個轉(zhuǎn)動副R2連接第二