[发明专利]一种基于贝壳形单胞的柔性结构

说明书

本发明公开了一种基于贝壳形单胞的柔性结构，属于柔性结构设计技术领域，包括连接装置、加强板，以及多个贝壳形柔性结构单胞组合而成的整体式结构。贝壳形柔性结构单胞是由两个柔性单元组合而成。柔性单元上的弯曲板区域沿圆周方向均匀分成偶数个弯曲板，单数的向左弯曲，双数的向右弯曲，相邻柔性单元上的弯曲板奇偶组合，并在相应的连接区焊接，组成贝壳形单胞，贝壳形单胞上空余的弯曲板与再相邻的柔性单元上的弯曲板再进行奇偶组合，构成多个贝壳形柔性结构单胞。本发明的柔性结构整体化免装配，重量轻，体积小，节约了装配成本和加工成本，且在力和位移传递的过程中不会产生磨损，进一步保证了结构的可靠性。

技术领域

本发明属于柔性结构（机构）设计技术领域，具体涉及一种基于贝壳形单胞的柔性结构。

背景技术

目前常规的结构或机构在空间位置或者形状需要改变的时候，通常是通过刚性结构来实现力和位移的传递的，在面对不同的空间位置或者形状改变情况时，需要通过生产多种不同的传动部件，并将它们装配连接成刚性机构，装配连接过程耗费很多成本。并且刚性机构在反复不断的运动过程中会产生摩擦和磨损，进而导致结构的使用寿命减少，并且多个刚性结构的复杂组装也会使得结构的可靠性降低。

相比于刚性机构，柔性结构可以进行一体化设计，减少构件的数量，利用组成柔性结构的某些或全部柔性单元的变形来实现力和位移的传递，并且没有传动间隙和磨损，因此本发明提出一种基于贝壳形单胞的柔性结构，并且可以将贝壳形柔性结构单胞和工程应用中的柔性结构进行不同的组合，进而组合成多种柔性机构，解决刚性结构在一些应用方面的缺陷和不足。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出一种基于贝壳形单胞的柔性结构，该柔性结构整体化免装配，重量轻，体积小，节约了装配成本和加工成本，且在力和位移传递的过程中不会产生磨损，进一步保证了结构的可靠性。

本发明是这样实现的：

本发明所提出的基于贝壳形单胞的柔性结构是由连接装置、加强板，以及多个贝壳形柔性结构单胞组合而成的整体式结构。贝壳形柔性结构单胞是由两个柔性单元组合而成，其中柔性单元为圆形薄板，分为支撑板、弯曲板、连接区三部分。柔性单元上的弯曲板区域沿圆周方向均匀分成偶数个弯曲板，单数的向左弯曲，双数的向右弯曲，相邻柔性单元上的弯曲板奇偶组合，并在相应的连接区焊接，组成贝壳形单胞，贝壳形单胞上空余的弯曲板与再相邻的柔性单元上的弯曲板再进行奇偶组合，构成多个贝壳形柔性结构单胞。所述的加强板为圆形板，尺寸和支撑板相匹配，加强板上开方形的第二连接孔以及圆形铆钉孔，首个和末个支撑板上开同样的连接孔以及铆钉孔，支撑板上为第一连接孔，加强板与首个和末个支撑板通过铆钉连接。连接装置的一端为圆形，作为与外部结构连接的接口，另一端为方形，中间有翻边，翻边上有铆钉孔，连接装置通过方形连接孔穿插在加强板和支撑板上，并通过铆钉固定连接在加强板上。

柔性单元在其径向尺度上分三个区域，圆心区域为支撑板区域，中间区域是弯曲板区域，外边缘区域是连接区域。在圆周方向上将弯曲板区域和连接区域分成偶数个倒梯形区域，单数区域的弯曲板叫做左偏弯曲板，双数区域的弯曲板叫做右偏弯曲板。弯曲板具备初始弯曲形状，相邻两个支撑板的距离为2h，相邻两个柔性单元上的单数弯曲板和双数弯曲板偏转距离为h，连接区域与支撑板所在平面平行。

在相邻弯曲板之间进行切割，切缝宽度为0.2mm，并在弯曲板与支撑板交界的地方（弯曲板的根部）打止裂孔，止裂孔的直径是切缝宽度的三倍以上，可以根据弯曲板与支撑板交界的地方（弯曲板的根部）实际弧长将止裂孔适当扩大。柔性单元的外边缘区域，即连接区域，由于需要进行焊接，其径向的实际长度不得小于3mm，并且可视弯曲板的实际径向长度进行适当的扩大。