一種折疊立方體的制作方法
【專利摘要】一種單自由度折疊立方體包括第一折疊組件（A），第二折疊組件（B）和四個轉(zhuǎn)鉸合頁（C）。第一折疊組件（A）由十個連桿鉸接構(gòu)成，其中第一連桿（A1）至第六連桿（A6）依次首尾鉸接構(gòu)成一個平面正方形閉環(huán)；第七連桿、第十連桿分別與第三連桿鉸接，第八連桿、第九連桿分別與第六連桿鉸接。第二折疊組件（B）與第一折疊組件（A）的結(jié)構(gòu)組成與裝配關(guān)系完全相同。第一折疊組件（A）分別通過四個轉(zhuǎn)鉸合頁與第二折疊組件（B）進行鉸接。折疊立方體是一個單自由度的空間可折疊機構(gòu)，通過手動轉(zhuǎn)動折疊立方體的任意一個轉(zhuǎn)鉸，機構(gòu)可以從一個空間立方體折疊成一個長方體桿狀結(jié)構(gòu)。
【專利說明】一種折疊立方體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空間可折疊機構(gòu)，特別是涉及一種折疊立方體。
技術(shù)背景
[0002]折疊機構(gòu)易于模塊化，具有大范圍的空間變形能力，存儲、運輸方便，在太空探索、軍事應用以及日常民用中具有很高的實用性和經(jīng)濟性而受到了廣泛重視。中國專利ZL200620004455.1設(shè)計了一種折疊變形機構(gòu)。該機構(gòu)是一種由活動塊和轉(zhuǎn)動副組成的折疊變形機構(gòu)，活動塊組可以通過繞聯(lián)結(jié)件轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)不同狀態(tài)之間的變形轉(zhuǎn)換。中國專利CN101980322A公開了一種八邊形折疊機構(gòu)，該機構(gòu)通過三角片及接頭的連接使得該八邊形折疊機構(gòu)能夠折疊成一個正方形，可以實現(xiàn)在面上的縮放。折疊立方體通過連桿轉(zhuǎn)鉸軸線的特殊布局和連桿間轉(zhuǎn)動副的順序連接，使得該機構(gòu)可以從一個空間立方體折疊成一個長方體桿狀結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:空間規(guī)則正多面體折疊變形機構(gòu)經(jīng)由單自由度折疊成實心桿狀結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種折疊立方體，折疊立方體包括第一折疊組件，第二折疊組件和四個轉(zhuǎn)鉸合頁；
[0005]所述的第一折疊組件包括第一連桿，第二連桿，第三連桿，第四連桿，第五連桿，第六連桿，第七連桿，第八連桿，第九連桿和第十連桿；
[0006]其中，第一折疊組件中的第一連桿與第四連桿的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第二連桿與第五連桿的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第三連桿與第六連桿的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第七連桿與第九連桿的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第八連桿與第十連桿的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同；
[0007]第一折疊組件的第一連桿至第六連桿依次首尾鉸接構(gòu)成一個閉環(huán)；第七連桿與第六連桿通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第八連桿與第三連桿通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第九連桿與第三連桿通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第十連桿與第六連桿通過轉(zhuǎn)銷進行連接；
[0008]第二折疊組件與第一折疊組件的結(jié)構(gòu)組成與裝配關(guān)系完全相同；
[0009]第一折疊組件的第七連桿、第八連桿、第九連桿、第十連桿分別與第二折疊組件的第十連桿、第九連桿、第八連桿、第七連桿通過轉(zhuǎn)鉸合頁進行轉(zhuǎn)動連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的單自由度折疊立方體，通過單自由度的折疊變形，實現(xiàn)空間立方體與長方形實心連桿之間的相互轉(zhuǎn)換。并且通過連桿機構(gòu)的設(shè)計消除了折疊變形過程中的連桿干涉。該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于制造和工程實現(xiàn)?？勺鳛榻虒W實驗，軍用折疊帳篷等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1折疊立方體整體機構(gòu)圖[0012]圖2第一折疊組件裝配示意圖
[0013]圖3第二折疊組件裝配示意圖
[0014]圖4轉(zhuǎn)鉸合頁裝配示意圖
[0015]圖5第一連桿裝配示意圖
[0016]圖6第二連桿裝配示意圖
[0017]圖7第三連桿裝配示意圖
[0018]圖8第七連桿裝配示意圖
[0019]圖9第八連桿裝配示意圖
[0020]圖10折疊立方體折疊中間狀態(tài)示意圖
[0021]圖11折置立方體折置最終狀態(tài)不意圖
[0022]圖12折疊立方體電機驅(qū)動示意圖
[0023]圖13折疊立方體驅(qū)動電機安裝示意圖
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明:
[0025]一種折疊立方體，如圖1所示，折疊立方體包括第一折疊組件(A)，第二折疊組件
(B)和四個轉(zhuǎn)鉸合頁(C)；
[0026]如圖2所示，所述的第一折疊組件(A)包括第一連桿(Al)，第二連桿(A2)，第三連桿(A3)，第四連桿(A4)，第五連桿(A5)，第六連桿(A6)，第七連桿(A7)，第八連桿(A8)，第九連桿(A9)和第十連桿(AlO)；
[0027]其中，如圖2、5、6、7、8、9所示，第一折疊組件(A)中的第一連桿(Al)與第四連桿(A4)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第二連桿(A2)與第五連桿(A5)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第三連桿(A3)與第六連桿(A6)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第七連桿(A7)與第九連桿(A9)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第八連桿(AS)與第十連桿(AlO)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同；
[0028]第一折疊組件(A)的具體裝配關(guān)系描述如下:
[0029]第一連桿(Al)至第六連桿(A6)依次連接構(gòu)成一個閉環(huán)，其中，第一連桿(Al)的首端銷軸孔(Al I)與第二連桿(A2)的首端銷軸孔(A21)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第一連桿(Al)的首端面(A12)與第二連桿(A2)的首端面(A24)進行貼合，第二連桿(A2)的末端銷軸孔(A22)與第三連桿(A3)的第一銷軸孔(A36)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第二連桿(A2)的末端面(A23)與第三連桿(A3)的第一端面(A31)進行貼合，第三連桿(A3)的第二銷軸孔(A35)與第四連桿(A4)的末端銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第三連桿(A3)的第二端面(A32)與第四連桿(A4)的末端面進行貼合，第四連桿(A4)的首端銷軸孔與第五連桿(A5)的首端銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第四連桿(A4)的首端面與第五連桿(A5)的首端面進行貼合，第五連桿(A5)的末端銷軸孔與第六連桿(A6)的第一銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第五連桿(A5)的末端面與第六連桿(A6)的第一端面進行貼合,第六連桿(A6)的第二銷軸孔與第一連桿(Al)的末端銷軸孔(A13)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第六連桿(A6)的第二端面與第一連桿(Al)的首端面(A12)進行貼合；第七連桿(A7)的銷軸孔(A72)與第六連桿(A6)的第三銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第七連桿(A7)的首端面(A71)與第六連桿(A6)的第三端面進行貼合，第八連桿(AS)的銷軸孔(A81)與第三連桿(A3)的第四銷軸孔(A37)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第八連桿(AS)的首端面(A82)與第三連桿(A3)的第四端面(A38)進行貼合，第九連桿(A9)的銷軸孔與第三連桿(A3)的第三銷軸孔(A34)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第九連桿(A9)的首端面與第三連桿(A3)的第三端面(A33)進行貼合，第十連桿(AlO)的銷軸孔與第六連桿(A6)的第四銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第十連桿(AlO)的首端面與第六連桿(A6)的第四端面進行貼合；
[0030]如圖3所示，第二折疊組件(B)與第一折疊組件(A)的結(jié)構(gòu)組成與裝配關(guān)系完全相同；
[0031]如圖1、4所示，第一折疊組件(A)的第七連桿(A7)與第二折疊組件(B)的第十連桿(BlO)通過轉(zhuǎn)鉸合頁(C)進行轉(zhuǎn)動連接，第一折疊組件(A)的第七連桿(A7)的末端面(A73)與第二折疊組件(B)的第十連桿(BlO)的末端面進行貼合，第一折疊組件(A)的第八連桿(AS)與第二折疊組件(B)的第九連桿(B9)通過轉(zhuǎn)鉸合頁(C)進行轉(zhuǎn)動連接，第一折疊組件(A)的第八連桿(AS)的末端面(A83)與第二折疊組件(B)的第九連桿(B9)的末端面進行貼合，第一折疊組件(A)的第九連桿(A9)與第二折疊組件(B)的第八連桿(B8)通過轉(zhuǎn)鉸合頁
(C)進行轉(zhuǎn)動連接，第一折疊組件(A)的第九連桿(9)的末端面與第二折疊組件(B)的第八連桿(B8)的末端面進行貼合，第一折疊組件(A)的第十連桿(AlO)與第二折疊組件(B)的第七連桿(B7)通過轉(zhuǎn)鉸合頁(C)進行轉(zhuǎn)動連接，第一折疊組件(A)的第十連桿(AlO)的末端面與第二折疊組件(B)的第七連桿(B7)的末端面進行貼合。
[0032]具體使用方法:
[0033]如圖1、10、11所示，折疊立方體是一個單自由度的空間縮放機構(gòu)，通過手動轉(zhuǎn)動折疊立方體的任意一個轉(zhuǎn)鉸，機構(gòu)可以從一個空間立方體折疊成一個長方體桿狀結(jié)構(gòu)；在手動轉(zhuǎn)動過程中，優(yōu)選手動轉(zhuǎn)動安裝有轉(zhuǎn)鉸合頁的任意一個轉(zhuǎn)鉸連接，機構(gòu)可以更便捷、更輕松的達到折疊效果；
[0034]如圖12、13所示，將安裝有轉(zhuǎn)鉸合頁的四個轉(zhuǎn)鉸連接中的任意一個采用電機驅(qū)動，通過控制電機的正反轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)折疊立方體的自動折疊。
[0035]具體設(shè)計示例如下:
[0036]如圖12、13所示，第一折疊組件(A)的第九連桿(A9)與第二折疊組件(B)的第八連桿(B8 )通過電機進行轉(zhuǎn)動驅(qū)動，電機(I)固定于電機座(2 )上，固定片(3 )通過頂絲孔與電機軸進行固定，電機座(2)上的三個螺紋口孔與第一折疊組件(A)的第九連桿(A9)上的三個通孔進行配合并通過螺釘固定，固定片(3)的方形面與第二折疊組件(B)的第八連桿(B8)的凹槽配合并由螺釘固定。
【權(quán)利要求】
1.一種折疊立方體，其特征在于: 一種折疊立方體，折疊立方體包括第一折疊組件(A)，第二折疊組件(B)和四個轉(zhuǎn)鉸合頁(C)； 所述的第一折疊組件(A)包括第一連桿(Al )，第二連桿(A2)，第三連桿(A3)，第四連桿(A4)，第五連桿(A5)，第六連桿(A6)，第七連桿(A7)，第八連桿(A8)，第九連桿(A9)和第十連桿(AlO)； 其中，第一折疊組件(A)中的第一連桿(Al)與第四連桿(A4)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第二連桿(A2)與第五連桿(A5)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第三連桿(A3)與第六連桿(A6)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第七連桿(A7 )與第九連桿(A9 )的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同，第八連桿(AS )與第十連桿(AlO)的結(jié)構(gòu)尺寸完全相同； 第一折疊組件(A)的具體裝配關(guān)系描述如下: 第一連桿(Al)至第六連桿(A6)依次連接構(gòu)成一個閉環(huán)，其中，第一連桿(Al)的首端銷軸孔(All)與第二連桿(A2)的首端銷軸孔(A21)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第一連桿(Al)的首端面(A12)與第二連桿(A2)的首端面(A24)進行貼合，第二連桿(A2)的末端銷軸孔(A22)與第三連桿(A3)的第一銷軸孔 (A36)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第二連桿(A2)的末端面(A23)與第三連桿(A3)的第一端面(A31)進行貼合，第三連桿(A3)的第二銷軸孔(A35)與第四連桿(A4)的末端銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第三連桿(A3)的第二端面(A32)與第四連桿(A4)的末端面進行貼合，第四連桿(A4)的首端銷軸孔與第五連桿(A5)的首端銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第四連桿(A4)的首端面與第五連桿(A5)的首端面進行貼合，第五連桿(A5)的末端銷軸孔與第六連桿(A6)的第一銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第五連桿(A5)的末端面與第六連桿(A6)的第一端面進行貼合,第六連桿(A6)的第二銷軸孔與第一連桿(Al)的末端銷軸孔(A13)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第六連桿(A6)的第二端面與第一連桿(Al)的首端面(A12)進行貼合；第七連桿(A7)的銷軸孔(A72)與第六連桿(A6)的第三銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第七連桿(A7)的首端面(A71)與第六連桿(A6)的第三端面進行貼合，第八連桿(AS)的銷軸孔(A81)與第三連桿(A3)的第四銷軸孔(A37)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第八連桿(AS)的首端面(A82)與第三連桿(A3)的第四端面(A38)進行貼合，第九連桿(A9)的銷軸孔與第三連桿(A3)的第三銷軸孔(A34)通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第九連桿(A9)的首端面與第三連桿(A3)的第三端面(A33)進行貼合，第十連桿(AlO)的銷軸孔與第六連桿(A6)的第四銷軸孔通過轉(zhuǎn)銷進行連接，第十連桿(AlO)的首端面與第六連桿(A6)的第四端面進行貼合； 第二折疊組件(B)與第一折疊組件(A)的結(jié)構(gòu)組成與裝配關(guān)系完全相同； 第一折疊組件(A)的第七連桿(A7)與第二折疊組件(B)的第十連桿(BlO)通過轉(zhuǎn)鉸合頁(C)進行轉(zhuǎn)動連接，第一折疊組件(A)的第七連桿(A7)的末端面(A73)與第二折疊組件(B)的第十連桿(BlO)的末端面進行貼合，第一折疊組件(A)的第八連桿(AS)與第二折疊組件(B)的第九連桿(B9)通過轉(zhuǎn)鉸合頁(C)進行轉(zhuǎn)動連接，第一折疊組件(A)的第八連桿(AS)的末端面(A83)與第二折疊組件(B)的第九連桿(B9)的末端面進行貼合，第一折疊組件(A)的第九連桿(A9)與第二折疊組件(B)的第八連桿(B8)通過轉(zhuǎn)鉸合頁(C)進行轉(zhuǎn)動連接，第一折疊組件(A)的第九連桿(9)的末端面與第二折疊組件(B)的第八連桿(B8)的末端面進行貼合，第一折疊組件(A)的第十連桿(AlO)與第二折疊組件(B)的第七連桿(B7)通過轉(zhuǎn)鉸合頁(C)進行轉(zhuǎn)動連接，第一折疊組件(A)的第十連桿(AlO)的末端面與第二折疊組件(B)的第七連桿(B7)的末端面進行貼合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折疊立方體，其特征在于: 所述的第一折疊組件(A)上的第一連桿(Al)與第二連桿(A2)所構(gòu)成的轉(zhuǎn)鉸的軸線和第四連桿(A4)與第五連桿(A5)所構(gòu)成的轉(zhuǎn)鉸的軸線在空間匯交于一點； 所述的第一折疊組件(A)上的第二連桿(A2)與第三連桿(A3)所構(gòu)成的轉(zhuǎn)鉸的軸線、第三連桿(A3)與第四連桿(A4)所構(gòu)成的轉(zhuǎn)鉸的軸線、第五連桿(A5)與第六連桿(A6)所構(gòu)成的轉(zhuǎn)鉸的軸線、第六連桿(A6)與第一連桿(Al)所構(gòu)成的轉(zhuǎn)鉸的軸線在空間匯交于一點； 空間匯交的兩點的連線垂直于第一折疊組件(A)上的第一連桿(Al)至第六連桿(A6)所構(gòu)成的正方形平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種折疊立方體，其特征在于: 所述的第一折疊組件(A)上的第七連桿(A7)至第十連桿(A10)與第一折疊組件(B)上的第七連桿(B7)至第十連桿(B10)的轉(zhuǎn)鉸連接處分別設(shè)有凸臺，并且使得凸臺的凸出高度保證折疊立方體在折疊過程中，第一折疊組件(A)中的第一連桿(Al)、第二連桿(A2)、第四連桿(A4)、第五連桿(A5)分別與第二折疊組件(B)中的第五連桿(B5)、第四連桿(B4)、第二連桿(B2 )、第一連桿(B1)避免干涉。
【文檔編號】G09B25/00GK103469893SQ201310439786
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】姚燕安, 丁萬, 李鑫磊, 呂鑫, 唐銳 申請人:北京交通大學