System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构制造技术_技高网
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一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构制造技术

技术编号:44195444 阅读:13 留言:0更新日期:2025-02-06 18:33
一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构主要是由榫状板块组成,榫状板块的两端首尾榫接成整体板块结构,板块间通过万向节连接,允许板块间相对转动,保持中心点位置不变,实现二维结构在两个自由度方向上的平滑弯曲运动。结构中的榫状板块通过万向节连接轴相连,将记忆合金丝作为结构中的拉索,记忆合金丝通电后可改变长度和刚度,从而控制结构刚度的变化。该结构可以通过榫接的结合方式向四周进行树状拓扑,以适应不同工程实际需求。该形状和刚度可控结构具有原理明确、组装方便、控制精确、单元构块通用性强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电控变刚度结构,特别是一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构


技术介绍

1、形状记忆合金是一种可以在应力或温度的作用下发生相变的新型智能材料,具有形状记忆效应。形状记忆效应指的是在某一条件下,可使记忆合金材料发生变形,当达到特定的条件下,就可恢复至原先的形状。

2、变刚度设计是使结构在保持柔顺传动的同时可改变其刚度的一种结构设计。近年来变形刚度设计是机械结构领域研究的一个热点,但目前设计的变刚度结构大多存在结构不稳定,传动不平稳,刚度控制难度大,加工成本比较高等问题。

3、综上所述,一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构,通过对记忆合金丝两端通电使记忆合金丝的温度发生变化,进而改变记忆合金丝的长度和刚度,同时记忆合金丝电阻的变化通过测量装置反馈给上位机,由于记忆合金丝的丝长与电阻有固定的函数关系,可通过测算记忆合金丝的电阻变化来得到记忆合金丝的应变量,进而获得sma丝的丝长信息,同时建立了丝长与模块中板块间相对运动的几何理论模型。故可以通过调节输入电流,控制单元模块内与模块间的相对位移和相对偏角,使得设计的变刚度二维结构转化为可控形状的空间三维结构。两个榫状板块通过万向节连接成单个模块,单个模块两端的榫头和榫槽进行榫接,向四周树状拓扑成变刚度二维结构,该树状拓扑结构可在各个单元模块形状变化的配合作用下发生变形与锁紧进而控制整体形状和结构。其模块制作简单、安装方便、结构紧凑且质量小。实际应用的过程中可通过多种方式选配其刚度,调节变形范围,具有很好的研究价值和应用价值。

4、设计内容

5、本
技术实现思路
的目的在于提供一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构主要是由多个榫状板块组成,榫状板块的两端首尾榫接成圆形整体板块结构,说明书附图中以圆形榫卯板块结构示意图为例。单个模块中的榫状板块之间通过万向节连接,使得板块和板块之间位置发生变化时中心点相对位置保持不变,使得二维板块结构能够在两个自由度方向上弯曲运动的平顺进行,在拓扑结构中发生一定角度的扭转,便于控制,利于定位和测量。榫状板块在万向节连接轴通孔为中心的四个角点处穿过两组互相异面的记忆合金丝,两侧利用铝管加持固定。通过对记忆合金丝通电,让记忆合金丝发热,改变记忆合金丝的刚度和长度,同时施加的电流不同,记忆合金丝单位长度变化也不同,记忆合金丝不同长度变化会使得二维结构产生位置偏移,整体结构形状发生变化。榫状板块在进行拓扑时可向四个方向任意拓扑,可拓扑成一定形状的二维板块结构,在对输入电流进行控制时,拓扑的二维板块结构可变化为预设形状的空间三维结构。

6、所述的单个模块部分是由榫状板块、记忆合金丝、万向节、万向节连接轴和陶瓷管组成。其中两个榫状板块对称放置,中间通过万向节装配在万向节连接轴上连接两个板块,陶瓷绝热管内置在榫状板块的内部,记忆合金丝穿过陶瓷绝热管,两侧利用铝管加持固定。陶瓷管具有隔热绝缘的作用,避免板块主体由于记忆合金丝的温度过高融化破坏主体。

7、本专利技术的优势在于:通过对记忆合金丝进行通电,测量电阻的变化,对其施加控制电流,分段控制板块结构形状和刚度的变化,进而整体拓扑板块结构的形状发生有序的改变。使用万向节的连接可使两个榫状板块结构的弯曲运动平顺进行、结构简单、传动效率高。板块主体采用了中空设计降低了结构质量、提高结构灵敏度、便于结构散热。该形状和刚度可控结构具有原理明确、组装方便、控制简单、结构可拓扑等优点。


技术实现思路

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【技术保护点】

1.一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构,其特征在于:该一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构由榫状板块(1)、记忆合金丝(2)、万向节连接轴(3)、万向节(4)和陶瓷套管(5)组成。

2.根据权利要求书1所述的万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构,其特征在于:榫状板块(1)在中心点两侧有四个通孔安装记忆合金丝(2),利用铝管夹持固定在板块两端;基于记忆合金的形状记忆效应,在记忆合金丝(2)上通电时记忆合金丝(2)长度和电阻发生变化,通过控制所输入的电流,控制记忆合金丝(2)的丝长收缩量,驱动变刚度结构发生转动或锁紧,进而达到控制整体板块式结构刚度的目的。

3.根据权利要求书1所述的万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构,其特征在于:榫状板块(1)外侧中心点位置处设有通孔,通孔处可安装万向节连接轴(3),单元模块中两个榫状板块(1)利用万向节连接轴(3)连接到万向节(4)两端,形成单元模块;使得模块中两个榫状板块(1)之间可进行两个自由度上的相对转动,榫状板块(1)在板块两端处有榫头和榫槽,可与其它板块榫接形成首尾相接的完整板块;模块之间进行榫卯结构的配合,使得单元模块可在二维平面内向四周任意进行树状拓扑。

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【技术特征摘要】

1.一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构,其特征在于:该一种万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构由榫状板块(1)、记忆合金丝(2)、万向节连接轴(3)、万向节(4)和陶瓷套管(5)组成。

2.根据权利要求书1所述的万向节榫卯板块式电控记忆合金丝变刚度结构,其特征在于:榫状板块(1)在中心点两侧有四个通孔安装记忆合金丝(2),利用铝管夹持固定在板块两端;基于记忆合金的形状记忆效应,在记忆合金丝(2)上通电时记忆合金丝(2)长度和电阻发生变化,通过控制所输入的电流,控制记忆合金丝(2)的丝长收缩量,驱动变刚度...

【专利技术属性】
技术研发人员:裴永臣刘雨荷袁旺旺张永奇
申请(专利权)人:吉林大学
类型:发明
国别省市:

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