一種正六邊形平面展開(kāi)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種平面展開(kāi)收縮機(jī)構(gòu)，特別涉及一種基于正六邊形的平面展開(kāi)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著空間技術(shù)和信息化技術(shù)的發(fā)展，可展開(kāi)機(jī)構(gòu)逐漸走入人們的視野，其應(yīng)用領(lǐng)域亦是十分廣泛。如各類衛(wèi)星上的星載可展天線、太陽(yáng)能電池翼，它們的應(yīng)用是由于火箭有效運(yùn)載空間、運(yùn)載力的限制，要求其在發(fā)射階段以折疊狀固定在運(yùn)載工具有效載荷艙內(nèi)，待航天器進(jìn)入軌道后，再由地面控制中心指令其在空間軌道按設(shè)計(jì)要求逐步完成展開(kāi)動(dòng)作，鎖定后并保持為工作狀態(tài)。而月球探測(cè)器的車輪上的可展機(jī)構(gòu)則是當(dāng)月球探測(cè)器在月面前進(jìn)時(shí)，根據(jù)月面形狀變化靈活調(diào)整其姿態(tài)，從而提高月球車越障性能及系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0003]而可展結(jié)構(gòu)的概念在日常生活中也得到了普遍應(yīng)用，如可展開(kāi)紙扇，可展開(kāi)手風(fēng)琴，應(yīng)用可展概念的汽車等；同時(shí)，人類亦將可展結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，如野營(yíng)帳篷、大型體育館及歌劇院等；當(dāng)然，可展結(jié)構(gòu)還可以做玩具、藝術(shù)品、修飾品等物件。總之，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
[0004]但是，在應(yīng)用過(guò)程中，其復(fù)雜度及剛度問(wèn)題的解決尤為重要，能夠擁有簡(jiǎn)單的構(gòu)型及更高的剛度，對(duì)航天領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域及日常生活領(lǐng)域都極為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是:為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛度低的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種新型的正六邊形平面可展機(jī)構(gòu)，其構(gòu)型簡(jiǎn)單，剛度大，展開(kāi)過(guò)程平穩(wěn)，沖擊小，機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度，易于控制。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種正六邊形平面展開(kāi)機(jī)構(gòu)，包括七個(gè)正六邊形機(jī)架，當(dāng)七個(gè)正六邊形機(jī)架展開(kāi)時(shí)，圍繞在周邊的六個(gè)正六邊形機(jī)架呈正六邊形圍繞在第七個(gè)正六邊形機(jī)架的周圍，且每一個(gè)正六邊形機(jī)架均有相對(duì)的兩條邊與中心的正六邊形機(jī)架的一邊平行，每一個(gè)正六邊形機(jī)架每一條邊的兩端和中間處分別設(shè)有鉸接孔；
[0007]當(dāng)七個(gè)正六邊形機(jī)架展開(kāi)時(shí)，周邊正六邊形機(jī)架通過(guò)以下方式與中心正六邊形機(jī)架連接:對(duì)于某一周邊正六邊形機(jī)架，該周邊正六邊形機(jī)架的A邊與中心正六邊形機(jī)架的B邊通過(guò)相互平行的連桿C和連桿D連接；其中A邊為該周邊正六邊形機(jī)架中與中心正六邊形機(jī)架相鄰的一邊，B邊為中心正六邊形機(jī)架中與該周邊正六邊形機(jī)架相鄰的一邊，連桿C兩端分別與A邊一端的鉸接孔和B邊中心的鉸接孔鉸接，連桿D兩端分別與A邊中心的鉸接孔和B邊一端的較接孔較接；
[0008]當(dāng)七個(gè)正六邊形機(jī)架展開(kāi)時(shí)，周邊正六邊形機(jī)架通過(guò)以下方式與相鄰周邊正六邊形機(jī)架連接:對(duì)于任一周邊正六邊形機(jī)架，所述任一周邊正六邊形機(jī)架的E邊與相鄰周邊正六邊形機(jī)架的F邊通過(guò)相互平行的連桿G和連桿H連接；其中E邊為所述任一周邊正六邊形機(jī)架中與所述相鄰周邊正六邊形機(jī)架相鄰的一邊，F(xiàn)邊為所述相鄰周邊正六邊形機(jī)架中與所述任一周邊正六邊形機(jī)架的一邊，連桿G兩端分別與E邊一端的鉸接孔和F邊中心的較接孔較接，連桿H兩端分別與E邊中心的較接孔和F邊一端的較接孔較接；
[0009]所有連桿兩端均有垂直于正六邊形機(jī)架平面的凸臺(tái)，所述凸臺(tái)的高度確保七個(gè)正六邊形機(jī)架收攏時(shí)，所有連桿相互不干涉。
[0010]發(fā)明效果
[0011]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:本發(fā)明提出一種新型的正六邊形平面展開(kāi)機(jī)構(gòu)，原理簡(jiǎn)單，可靠性高。該可展機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組成構(gòu)件類別少，尺寸單一，重復(fù)性強(qiáng)，加工簡(jiǎn)單，易于裝配，誤差小，展開(kāi)過(guò)程平穩(wěn)，沖擊小，整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)自由度，機(jī)構(gòu)采用微小型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，易于控制。本發(fā)明無(wú)論結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還是尺寸的設(shè)計(jì)方面都有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，既可解決結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，也提高了精度，可適用于衛(wèi)星天線展開(kāi)系統(tǒng)等需大面積展開(kāi)收縮的領(lǐng)域，，也可用于星球探測(cè)車的可展輪轂以及其它諸如工藝品及建筑等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為正六邊形展開(kāi)機(jī)構(gòu)的第一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為正六邊形展開(kāi)機(jī)構(gòu)的第二結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為正六邊形展開(kāi)機(jī)構(gòu)的第三結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為本實(shí)例中連桿連接形式示意圖。
[0016]圖5為本實(shí)施例中正六邊形機(jī)架的示意圖。
[0017]圖6為本實(shí)施例中一號(hào)連桿的示意圖。
[0018]圖7為本實(shí)施例中二號(hào)連桿的示意圖。
[0019]圖8為本實(shí)施例中三號(hào)連桿的示意圖。
[0020]圖9為本實(shí)施例中四號(hào)連桿的示意圖。
[0021]圖10為連桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，本發(fā)明完全收縮時(shí)的示意圖。
[0022]圖11為連桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，本發(fā)明展開(kāi)30°時(shí)的示意圖。
[0023]圖12為連桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，本發(fā)明完全展開(kāi)時(shí)的示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記說(shuō)明:I一第一組連桿；2—第二組連桿；3—第三組連桿；4一第四組連桿；5—正六邊形機(jī)架；
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。在本實(shí)施例中，為更好說(shuō)明中心正六邊形機(jī)架與周圍正六邊形機(jī)架的連接關(guān)系，在此用第一組連桿、第二組連桿、第三組連桿和第四組連桿進(jìn)行說(shuō)明，每組連桿均由兩根連桿組成，第一組連桿中一端未設(shè)有凸臺(tái)，另一端設(shè)有凸臺(tái)；其余每組連桿中的兩根連桿兩端均設(shè)有凸臺(tái)；且所有的連桿中，所設(shè)的凸臺(tái)高度均不相同。
[0026]如附圖1-6示，正六邊形展開(kāi)機(jī)構(gòu)由七個(gè)正六邊形機(jī)架及二十四個(gè)普通雙鉸接點(diǎn)直線連桿彼此通過(guò)圓柱銷連接而成；其中一個(gè)正六邊形機(jī)架處于中心部位，其余六個(gè)正六邊形機(jī)架以它為中心環(huán)形陣列分布，此七個(gè)正六邊形機(jī)架彼此間按照一定的方式順次連接而成，如圖1。為了避免該可展機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生干涉，對(duì)連桿兩端設(shè)置不同的凸臺(tái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的分層，如圖2和圖3。
[0027]所述正六邊形機(jī)架，為周邊有十二個(gè)鉸接孔的框架，通過(guò)鉸接孔和雙鉸接點(diǎn)直線連桿相連，并連接到另一個(gè)正六邊形機(jī)架上，連桿連接形式見(jiàn)圖4，正六邊形機(jī)架結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖5。
[0028]所述雙鉸接點(diǎn)直線連桿，為連接正六邊形機(jī)架的部件，在本發(fā)明中根據(jù)兩邊凸臺(tái)高度的不同，共采用了四種不同類型的雙鉸接點(diǎn)直線連桿，用于保證每個(gè)正六邊形機(jī)架在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于不同的平面上，同時(shí)每根直線連桿都采用相同的長(zhǎng)度。在本專利中，以正六邊形機(jī)架的厚度為標(biāo)準(zhǔn)，記為一個(gè)單位高度，用于計(jì)量直線連桿兩端凸臺(tái)高度。為了方便標(biāo)示凸臺(tái)高度不同的直線連桿，本實(shí)施例中，根據(jù)直線連桿兩端的凸臺(tái)的高度，按照從小到大的順序，將直線連桿記為:一號(hào)桿、二號(hào)桿、三號(hào)桿和四號(hào)桿。同時(shí)，為了保證對(duì)稱布置的凸臺(tái)能夠在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不干涉，兩端的凸臺(tái)必須采用不同的高度，以使對(duì)稱布置的一對(duì)直線連桿能夠在運(yùn)動(dòng)中不發(fā)生干涉。如圖6所示為第一組連桿，其一端有凸臺(tái)，高度記為一個(gè)單位高度，另一端沒(méi)有凸臺(tái)，所以第一組連桿兩端凸臺(tái)的高度差為兩個(gè)單位高度。如圖6所示為第二組連桿，其兩端都有凸臺(tái)，高的一端三個(gè)單位高度，低的一端為一個(gè)單位高度，兩端的高度差為五個(gè)單位高度。如圖7所示為第三組連桿，其兩端也都設(shè)有凸臺(tái)，高度一端為四個(gè)單位高度，低的一端為三個(gè)單位高度，兩端的高度差為八個(gè)單位高度。如圖8所示為第四組連桿，其兩端也有凸臺(tái)，高的一端為六個(gè)單位高度，低的一端為四個(gè)單位高度，其兩端的高度差為i^一個(gè)單位高度。以一個(gè)單位高度為1mm為例，第一組連桿的凸臺(tái)一側(cè)為0_，一側(cè)為10mm，兩端高度差為20mm ;第二組連桿的凸臺(tái)一側(cè)為10mm，一側(cè)為30mm，兩端高度差為50mm ;第三組連桿的凸臺(tái)一側(cè)為40mm，一側(cè)為30mm，兩端高度差為80mm ;第一組連桿的凸臺(tái)一側(cè)為60mm，一側(cè)為40mm，兩端高度差為IlOmm ；
[0029]如圖1所示，中心正六邊形機(jī)架的六個(gè)方向上布置著三種不中類型的雙鉸接點(diǎn)直線連桿，分別中心位于正六邊形機(jī)架的上方和下方。如圖2所示，在中心正六邊形機(jī)架的垂直方向的上方和下方，分別按順序布置有第一組連桿、第二組連桿和第三組連桿，且位于中心正六邊形機(jī)架上方的第三組連桿必須和位于中心正六邊形機(jī)架下方的一號(hào)桿處于相鄰的位置。所以正六邊形機(jī)架的六條邊上對(duì)應(yīng)的六對(duì)連桿順序?yàn)榈谝唤M連桿(上)_第二組連桿(上)_第三組連桿(上)_第一組連桿(下)_第二組連桿(下)_第三組連桿(下)。同時(shí)，在圖2中可以看出，每對(duì)桿組在中心正六邊形機(jī)架采用對(duì)稱