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1、(10)申请公布号 CN 104015941 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 1 5 9 4 1 A (21)申请号 201410252593.0 (22)申请日 2014.06.09 B64G 7/00(2006.01) (71)申请人哈尔滨工业大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大 直街92号 (72)发明人刘振 高海波 项升 丁亮 李楠 邓宗全 (74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 代理人牟永林 (54) 发明名称 齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机 构 (57) 摘要 齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转。
2、机 构，它涉及一种太阳翼辅助翻转机构。本发明为 解决现有的太阳翼驱动机构存在不具有在地面展 开、收拢的能力，无法完成多次太阳翼的顺时针和 逆时针转动的问题。第一圆柱齿轮固装在第一传 动轴的另一端上，钢丝绳轮固套在第一圆柱齿轮 上，钢丝绳安装在钢丝绳轮上且钢丝绳的一端固 定在钢丝绳轮上，钢丝绳的另一端通过连接件与 太阳翼相连；水平支架的前后侧壁上沿其长度方 向设置有滑道，道滑上设置有直线导轨，直线导轨 上沿长度方向设置有齿条，三个驱动组件由左至 右依次安装在驱动组件壳体内；第一圆柱齿轮与 第二圆柱齿轮相互啮合，第二圆柱齿轮与第三圆 柱齿轮相互啮合。本发明用于太阳翼辅助翻转。 (51)Int.Cl。
3、. 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104015941 A CN 104015941 A 1/2页 2 1.一种齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构，其特征在于：所述辅助翻转机 构包括竖向支架(1)、水平支架(2)、滑道(5)、驱动组件(3)和驱动组件壳体(3-4)，竖向支 架(1)的下端固装在水平支架(2)的上端面上，竖向支架(1)包括连接板(1-1)、两块槽形 板(1-2)和四个连接元件(1-3)，两块槽形板(1-2)的腰板背对背前后设置，槽形板(1-2) 。
4、的腰板上矩阵加工有四个竖向条形孔(1-4)，两块槽形板(1-2)通过四个连接元件(1-3)固 接，连接板(1-1)水平设置在位于后面槽形板(1-2)的外侧壁上，连接板(1-1)上加工有四 个矩阵布置的水平条形孔(1-5)； 水平支架(2)的前后侧壁上沿其长度方向设置有滑道(5)，道滑(5)上设置有直线导 轨(5-2)，直线导轨(5-2)上沿长度方向设置有齿条(5-1)，驱动组件(3)包括右驱动组件 (3-1)、中间驱动组件(3-2)和左驱动组件(3-3)，右驱动组件(3-1)、中间驱动组件(3-2) 和左驱动组件(3-3)由左至右依次安装在驱动组件壳体(3-4)内； 右驱动组件(3-1)包括驱。
5、动电机(3-1-6)、减速器(3-1-7)、第一传动轴(3-1-10)、第 一圆柱齿轮(3-1-12)和两个支撑轴承(3-1-11)，第一传动轴(3-1-10)通过两个支撑轴承 (3-1-11)安装在驱动组件壳体(3-4)内，驱动电机(3-1-6)的输出轴通过减速器(3-1-7) 与第一传动轴(3-1-10)的一端连接，第一圆柱齿轮(3-1-12)固装在第一传动轴(3-1-10) 的另一端上，钢丝绳轮(3-1-1)固套在第一圆柱齿轮(3-1-12)上，钢丝绳(3-5)安装在钢 丝绳轮(3-1-1)上且钢丝绳(3-5)的一端固定在钢丝绳轮(3-1-1)上，钢丝绳(3-5)的另 一端通过连接件(9。
6、)与太阳翼(5)相连； 中间驱动组件(3-2)包括第二圆柱齿轮(3-2-1)、第二齿轮轴(3-2-2)、第一电磁铁连 接件(3-2-5)、第一电磁铁(3-2-7)和第一弹簧(3-2-8)，第二圆柱齿轮(3-2-1)轴向定位 安装在驱动组件壳体(3-4)上，第二齿轮轴(3-2-2)为三阶齿轮轴，第一电磁铁(3-2-7)通 过第一电磁铁连接件(3-2-5)安装在驱动组件壳体(3-4)上，第一电磁铁(3-2-7)与第二 圆柱齿轮(3-2-1)同轴设置，第二齿轮轴(3-2-2)的小端套装有第一弹簧(3-2-8)，第一弹 簧(3-2-8)的一端与第二齿轮轴(3-2-2)的台肩相接触，第一弹簧(3-2-8。
7、)的另一端与驱 动组件壳体(3-4)的内腔相接触，第一电磁铁(3-2-7)通电时，第二齿轮轴(3-2-2)与第二 圆柱齿轮(3-2-1)脱离，第一电磁铁(3-2-7)断电时，第二齿轮轴(3-2-2)的大端与第二圆 柱齿轮(3-2-1)的内齿相互啮合； 左驱动组件(3-3)包括第三圆柱齿轮(3-3-1)、第三齿轮轴(3-3-2)、第二电磁铁连接 件(3-3-6)、第二电磁铁(3-3-4)和第二弹簧(3-3-5)，第三圆柱齿轮(3-3-1)轴向定位安 装在驱动组件壳体(3-4)上，第三齿轮轴(3-3-2)为三阶齿轮轴，第二电磁铁(3-3-4)通过 第二电磁铁连接件(3-3-6)安装在驱动组件壳体(。
8、3-4)上，第二电磁铁(3-3-4)与第三圆 柱齿轮(3-3-1)同轴设置，第三齿轮轴(3-3-2)的小端套装有第二弹簧(3-3-5)，第二弹簧 (3-3-5)的一端与第三齿轮轴(3-3-2)的台肩相接触，第二弹簧(3-3-5)的另一端与驱动组 件壳体(3-4)的内腔相接触，第二电磁铁(3-3-4)通电时，第三齿轮轴(3-3-2)与第三圆柱 齿轮(3-3-1)脱离，第二电磁铁(3-3-4)断电时，第三齿轮轴(3-3-2)的大端与第三圆柱齿 轮(3-3-1)的内齿相互啮合； 第一圆柱齿轮(3-1-12)与第二圆柱齿轮(3-2-1)相互啮合，第二圆柱齿轮(3-2-1)与 第三圆柱齿轮(3-3-1)。
9、相互啮合。 2.根据权利要求1所述的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构，其特征在 权 利 要 求 书CN 104015941 A 2/2页 3 于：所述钢丝绳(3-5)的一端通过钢丝绳轮固定螺栓(3-1-2)固定在钢丝绳轮(3-1-1)上。 3.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构，其特征 在于：第二圆柱齿轮(3-2-1)上沿圆周方向加工有环形凹槽，第二圆柱齿轮(3-2-1)通过第 一轴向定位螺钉(3-2-3)轴向定位。 4.根据权利要求3所述的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构，其特征在 于：第三圆柱齿轮(3-3-1)上沿圆周方向加工有环形凹槽，第三圆。
10、柱齿轮(3-3-1)通过第二 轴向定位螺钉(3-3-3)轴向定位。 5.根据权利要求1、2或4所述的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构，其 特征在于：所述右驱动组件(3-1)还包括轴套(3-1-9)，轴套(3-1-9)套装在第一传动轴 (3-1-10)上且轴套(3-1-9)通过锁紧螺母(3-1-8)锁紧。 6.根据权利要求5所述的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构，其特征在 于：所述太阳翼辅助翻转机构还包括给定接口(6)，给定接口(6)通过连接元件固定在连接 板(1-1)的下面。 权 利 要 求 书CN 104015941 A 1/4页 4 齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构。
11、 技术领域 0001 本发明涉及一种太阳翼辅助翻转机构，具体设计一种齿轮齿条往复驱动绳索式太 阳翼辅助翻转机构。 背景技术 0002 着陆热平衡实验中，+Y、-Y太阳翼需要模拟实际在规情况，在空间环境模拟器内 多次展开、收拢，由于太阳翼驱动机构不具有在地面展开、收拢的能力，需要研制一套地面 试验用太阳翼展开机构。在着陆器的不同工作阶段，+Y太阳翼的展开状态不同。在地月转 移及环月阶段着陆器为巡航状态，太阳翼为展开状态；在着陆过程中太阳翼收拢；月面工 作阶段太阳翼展开，并可根据太阳入射角度进行调整，以达到最好的光照效果；休眠唤醒阶 段-Y太阳翼处于收拢状态，+Y太阳翼调整到预定角度。 0003 。
12、需要在空间环境模拟器内调整角度的太阳翼有两块。地面试验用太阳翼展开机构 的主要功能，是可靠实现太阳翼在空间环境模拟器内展开角度的单独调整，并采取机械限 位等措施保证探测器系统产品的安全。 0004 综上，现有的太阳翼驱动机构不具有在地面展开、收拢的能力，无法完成多次太阳 翼的顺时针和逆时针转动。 发明内容 0005 本发明为解决现有的太阳翼驱动机构存在不具有在地面展开、收拢的能力，无法 完成多次太阳翼的顺时针和逆时针转动的问题，进而提供了一种齿轮齿条往复驱动绳索式 太阳翼辅助翻转机构。 0006 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是： 0007 本发明的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转。
13、机构包括竖向支架、水平支 架、滑道、驱动组件和驱动组件壳体，竖向支架的下端固装在水平支架的上端面上，竖向支 架包括连接板、两块槽形板和四个连接元件，两块槽形板的腰板背对背前后设置，槽形板的 腰板上矩阵加工有四个竖向条形孔，两块槽形板通过四个连接元件固接，连接板水平设置 在位于后面槽形板的外侧壁上，连接板上加工有四个矩阵布置的水平条形孔； 0008 水平支架的前后侧壁上沿其长度方向设置有滑道，道滑上设置有直线导轨，直线 导轨上沿长度方向设置有齿条，驱动组件包括右驱动组件、中间驱动组件和左驱动组件，右 驱动组件、中间驱动组件和左驱动组件由左至右依次安装在驱动组件壳体内； 0009 右驱动组件包括驱。
14、动电机、减速器、第一传动轴、第一圆柱齿轮和两个支撑轴承， 第一传动轴通过两个支撑轴承安装在驱动组件壳体内，驱动电机的输出轴通过减速器与第 一传动轴的一端连接，第一圆柱齿轮固装在第一传动轴的另一端上，钢丝绳轮固套在第一 圆柱齿轮上，钢丝绳安装在钢丝绳轮上且钢丝绳的一端固定在钢丝绳轮上，钢丝绳的另一 端通过连接件与太阳翼相连； 0010 中间驱动组件包括第二圆柱齿轮、第二齿轮轴、第一电磁铁连接件、第一电磁铁和 说 明 书CN 104015941 A 2/4页 5 第一弹簧，第二圆柱齿轮轴向定位安装在驱动组件壳体上，第二齿轮轴为三阶齿轮轴，第一 电磁铁通过第一电磁铁连接件安装在驱动组件壳体上，第一电。
15、磁铁与第二圆柱齿轮同轴设 置，第二齿轮轴的小端套装有第一弹簧，第一弹簧的一端与第二齿轮轴的台肩相接触，第一 弹簧的另一端与驱动组件壳体的内腔相接触，第一电磁铁通电时，第二齿轮轴与第二圆柱 齿轮脱离，第一电磁铁断电时，第二齿轮轴的大端与第二圆柱齿轮的内齿相互啮合； 0011 左驱动组件包括第三圆柱齿轮、第三齿轮轴、第二电磁铁连接件、第二电磁铁和第 二弹簧，第三圆柱齿轮轴向定位安装在驱动组件壳体上，第三齿轮轴为三阶齿轮轴，第二电 磁铁通过第二电磁铁连接件安装在驱动组件壳体上，第二电磁铁与第三圆柱齿轮同轴设 置，第三齿轮轴的小端套装有第二弹簧，第二弹簧的一端与第三齿轮轴的台肩相接触，第二 弹簧的另一。
16、端与驱动组件壳体的内腔相接触，第二电磁铁通电时，第三齿轮轴与第三圆柱 齿轮脱离，第二电磁铁断电时，第三齿轮轴的大端与第三圆柱齿轮的内齿相互啮合； 0012 第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮相互啮合，第二圆柱齿轮与第三圆柱齿轮相互啮 合。 0013 本发明与现有的太阳翼驱动机构相比具有以下有益效果： 0014 本发明的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构采用三个驱动组件安装 在驱动组件壳体内，通过控制两个电磁铁的启停从而控制驱动组件在钢丝绳轮收放线的同 时向左或向右沿滑道滑动，从而实现了在不停机调整太阳翼展开机构的位置，并且可以完 成多次太阳翼的顺时针和逆时针转动； 0015 本发明的齿轮齿条往复。
17、驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构对实验着陆器初样热平 衡试验中安排的地月转移工况、环月工况、着陆工况、昼夜转换工况实现太阳翼展开；本发 明实现了空间环境模拟器内实现不同工况太阳翼展开角度的调整测试； 0016 本发明具有结构简单、满足设计的要求、便于操作、可适用性强的优点。 附 图说明 0017 图1是本发明的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼辅助翻转机构的主视图，图2是 具体实施方式一中竖向支架1的结构主视图，图3是图2的俯视图，图4是图1的A-A剖视 图，图5是图1的B-B剖视图，图6是图1的C-C剖视图，图7是工作原理步骤一中电磁铁 通断逻辑图。 具体实施方式 0018 具体实施方式一：如图16所。
18、示，本实施方式的齿轮齿条往复驱动绳索式太阳翼 辅助翻转机构包括竖向支架1、水平支架2、滑道5、驱动组件3和驱动组件壳体3-4，竖向支 架1的下端固装在水平支架2的上端面上，竖向支架1包括连接板1-1、两块槽形板1-2和 四个连接元件1-3，两块槽形板1-2的腰板背对背前后设置，槽形板1-2的腰板上矩阵加工 有四个竖向条形孔1-4，两块槽形板1-2通过四个连接元件1-3固接，连接板1-1水平设置 在位于后面槽形板1-2的外侧壁上，连接板1-1上加工有四个矩阵布置的水平条形孔1-5； 0019 水平支架2的前后侧壁上沿其长度方向设置有滑道5，道滑5上设置有直线导轨 5-2，直线导轨5-2上沿长度方。
19、向设置有齿条5-1，驱动组件3包括右驱动组件3-1、中间驱 动组件3-2和左驱动组件3-3，右驱动组件3-1、中间驱动组件3-2和左驱动组件3-3由左 说 明 书CN 104015941 A 3/4页 6 至右依次安装在驱动组件壳体3-4内； 0020 右驱动组件3-1包括驱动电机3-1-6、减速器3-1-7、第一传动轴3-1-10、第一圆柱 齿轮3-1-12和两个支撑轴承3-1-11，第一传动轴3-1-10通过两个支撑轴承3-1-11安装 在驱动组件壳体3-4内，驱动电机3-1-6的输出轴通过减速器3-1-7与第一传动轴3-1-10 的一端连接，第一圆柱齿轮3-1-12固装在第一传动轴3-1。
20、-10的另一端上，钢丝绳轮3-1-1 固套在第一圆柱齿轮3-1-12上，钢丝绳3-5安装在钢丝绳轮3-1-1上且钢丝绳3-5的一端 固定在钢丝绳轮3-1-1上，钢丝绳3-5的另一端通过连接件9与太阳翼5相连； 0021 中间驱动组件3-2包括第二圆柱齿轮3-2-1、第二齿轮轴3-2-2、第一电磁铁连接 件3-2-5、第一电磁铁3-2-7和第一弹簧3-2-8，第二圆柱齿轮3-2-1轴向定位安装在驱动 组件壳体3-4上，第二齿轮轴3-2-2为三阶齿轮轴，第一电磁铁3-2-7通过第一电磁铁连 接件3-2-5安装在驱动组件壳体3-4上，第一电磁铁3-2-7与第二圆柱齿轮3-2-1同轴设 置，第二齿轮轴。
21、3-2-2的小端套装有第一弹簧3-2-8，第一弹簧3-2-8的一端与第二齿轮轴 3-2-2的台肩相接触，第一弹簧3-2-8的另一端与驱动组件壳体3-4的内腔相接触，第一电 磁铁3-2-7通电时，第二齿轮轴3-2-2与第二圆柱齿轮3-2-1脱离，第一电磁铁3-2-7断电 时，第二齿轮轴3-2-2的大端与第二圆柱齿轮3-2-1的内齿相互啮合； 0022 左驱动组件3-3包括第三圆柱齿轮3-3-1、第三齿轮轴3-3-2、第二电磁铁连接件 3-3-6、第二电磁铁3-3-4和第二弹簧3-3-5，第三圆柱齿轮3-3-1轴向定位安装在驱动组 件壳体3-4上，第三齿轮轴3-3-2为三阶齿轮轴，第二电磁铁3-3。
22、-4通过第二电磁铁连接件 3-3-6安装在驱动组件壳体3-4上，第二电磁铁3-3-4与第三圆柱齿轮3-3-1同轴设置，第 三齿轮轴3-3-2的小端套装有第二弹簧3-3-5，第二弹簧3-3-5的一端与第三齿轮轴3-3-2 的台肩相接触，第二弹簧3-3-5的另一端与驱动组件壳体3-4的内腔相接触，第二电磁铁 3-3-4通电时，第三齿轮轴3-3-2与第三圆柱齿轮3-3-1脱离，第二电磁铁3-3-4断电时，第 三齿轮轴3-3-2的大端与第三圆柱齿轮3-3-1的内齿相互啮合； 0023 第一圆柱齿轮3-1-12与第二圆柱齿轮3-2-1相互啮合，第二圆柱齿轮3-2-1与第 三圆柱齿轮3-3-1相互啮合。 。
23、0024 具体实施方式二：如图1所示，本实施方式光源接收窗4的曲面部为太阳能能流分 布曲面。如此设计，可以提高太阳辐射能得透过率，从而进一步提高太阳能空气加热装置利 用太阳能的吸热总量。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。 0025 具体实施方式三：本实施方式位于最内层的圆筒壁上每圈通孔的数量为八个。如 此设计，这样可以保证气体与多孔陶瓷之间有足够的换热面积，提高腔体的换热性能。其它 组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。 0026 具体实施方式四：本实施方式第一法兰5与吸热器壳体6的前端面焊接制成一体， 第二法兰8与吸热器壳体6的后端面焊接制成一体。如此设计，可以使吸热器壳体6前后 端。
24、面与前后端盖拆卸组装方便快捷，并且对光源接收窗4保养清洁、更换内部吸热芯操作 变得简单易行。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。 0027 具体实施方式五：如图1所示，本实施方式第二端盖10通过螺栓安装在第二法兰 8上。如此设计，拆卸方便。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。 0028 具体实施方式六：如图1所示，本实施方式第一端盖2通过螺栓安装在第一法兰5 上。如此设计，拆卸方便。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。 说 明 书CN 104015941 A 4/4页 7 0029 具体实施方式七：如图1所示，本实施方式所述空气加热装置还包括靶台支架11， 二次聚集器1的小。
25、端通过靶台支架11焊接在第一端盖2上。如此设计，能够尽量避免温度 较高的第一端盖2对二次聚集器1的高温热传导影响，二次聚集器1不会产生形变，保证了 二次聚集器1的光学性能。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。 0030 工作原理： 0031 步骤一：如图7所示 0032 (1)在太阳翼4由20转至245的逆时针转动过程中，首先将驱动组件3设置 在滑道5的右侧，试验开始时，第一电磁铁3-2-7吸合，使第二圆柱齿轮3-2-1与第二圆柱 齿轮轴3-2-2脱离，从而使第二圆柱齿轮3-2-1于齿条5-1间不传递动力。第二电磁铁 3-3-4断开，使第三圆柱齿轮3-3-1与第三圆柱齿轮轴3-。
26、2-2啮合，从而使第三圆柱齿轮 3-3-1于齿条5-1间传递动力。启动驱动电机3-1-6，驱动电机3-1-6的输出轴带动第一 传动轴3-1-10、第一圆柱齿轮3-1-12和钢丝绳轮3-1-1逆时针旋转，钢丝绳轮3-1-1逆时 针旋转收拢钢丝绳3-5，从而拉动太阳翼4绕自身回转轴线进行逆时针转动；同时第一传动 轴3-1-10转动带动第一圆柱齿轮3-1-12与第二圆柱齿轮3-2-1相互啮合，第二圆柱齿轮 3-2-1与第三圆柱齿轮3-3-1相互啮合，第三圆柱齿轮3-3-1于齿条5-1间传递动力。驱动 组件3和驱动组件壳体3-4沿滑道5由滑道的右侧向左侧移动。 0033 (2)当钢丝绳3-5与太阳翼4。
27、展方向共线时(此时太阳翼的转角应大于90)，第 一电磁铁3-2-7吸合，使第二圆柱齿轮3-2-1与第二圆柱齿轮轴3-2-2脱离，从而使第二圆 柱齿轮3-2-1于齿条5-1间不传递动力。第二电磁铁3-3-4吸合，使第三圆柱齿轮3-3-1 与第三圆柱齿轮轴3-2-2脱离，从而使第三圆柱齿轮3-3-1于齿条5-1间不传递动力，此时 驱动组件3的转动不再使驱动组件3沿着滑道移动；然后驱动组件3放线，将太阳翼4由稍 大于90的位置放至245的位置； 0034 步骤二： 0035 (1)在太阳翼4由245转至20的顺时针转动过程中，第一电磁铁3-2-7断开， 使第二圆柱齿轮3-2-1与第二圆柱齿轮轴3-2。
28、-2啮合，从而使第二圆柱齿轮3-2-1于齿条 5-1间传递动力。第二电磁铁3-3-4吸合，使第三圆柱齿轮3-3-1与第三圆柱齿轮轴3-2-2 脱离，从而使第三圆柱齿轮3-3-1于齿条5-1间不传递动力。试验开始时，通过驱动组件3 带动钢丝绳轮3-1-1转动，收拢钢丝绳3-5，从而拉动太阳翼4绕自身回转轴线进行顺时针 转动；同时第一传动轴3-1-10转动带动第一圆柱齿轮3-1-12与第二圆柱齿轮3-2-1相互 啮合，第二圆柱齿轮3-2-1与第三圆柱齿轮3-3-1相互啮合，第二圆柱齿轮3-2-1于齿条 5-1间传递动力。驱动组件3的转动带动驱动组件3由滑道的左侧向右侧移动； 0036 (2)当钢丝。
29、绳3-5与太阳翼4展方向共线时(此时太阳翼4的转角应小于90)， 第一电磁铁3-2-7吸合，使第二圆柱齿轮3-2-1与第二圆柱齿轮轴3-2-2脱离，从而使第二 圆柱齿轮3-2-1于齿条5-1间不传递动力。第二电磁铁3-3-4吸合，使第三圆柱齿轮3-3-1 与第三圆柱齿轮轴3-2-2脱离，从而使第三圆柱齿轮3-3-1于齿条5-1间不传递动力，此时 驱动组件3的转动不再使驱动组件3沿着滑道移动。然后驱动组件3放线，将太阳翼4由 稍小于90的位置放至20的位置。 说 明 书CN 104015941 A 1/4页 8 图1 说 明 书 附 图CN 104015941 A 2/4页 9 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104015941 A 3/4页 10 图4 图5 说 明 书 附 图CN 104015941 A 10 4/4页 11 图6 图7 说 明 书 附 图CN 104015941 A 11 。