折疊物體中簡單曲柄機構的折疊設計 摘要：鉸鏈四曲柄機構在折疊物體中有著廣泛的應用，如可折疊建筑、小型天線的折疊過程、鋁合金窗的開合等。幀。 本設計以對象設計的傘形小骨架A鉸鏈曲柄機構為基礎，對其運動特性、質心動力學、精度定性分析，得到優化的折疊四桿鉸鏈機構的設計結果連桿機構的自鎖，具有開閉方便、經濟、輕便等優點。關鍵詞：鉸鏈四曲柄機構； 折疊機構分析； 傘形建筑； 雷達; 天線; 概述。 在設計中廣泛應用于結構設計，如后現代建筑中的可折疊設計、天線升降機構、天線展開包絡機構、小型雷達、木門開合等。而且平面結構各鉸鏈支撐的連接四曲柄機構主要以旋轉副為基礎。 當運動副數量較多時，間隙偏差的傳遞和積累會使整個系統精度低、工作角度小。 針對如何在四曲軸機構的設計中提升系統精度，在動力源一定的條件下獲得更大的推力要求，同時實現大工作角。 根據上述設計要求，進行如下設計。 1 方案設計與考慮 1.1 設計 根據后現代建筑設計中的一些可折疊傘形建筑，為了美觀并凸顯個性和特色，需要將傘形建筑不時地折疊展開成上下正面。時間。 小型雷達且天線產品如果采用單陣方式，無法滿足運輸和隱蔽要求。 決定采用天線陣列分塊方式（天線分為兩部分），同時還需要折疊機構來實現天線的展開和包裹，以滿足運輸要求。 。

軍用雷達和天線對部署時間也有很高的要求。 在建筑中，美觀和安全是首要考慮的因素，不需要快速的響應速度。 折疊機構在運動過程中要求穩定性好、速度快、定位準確。 允許有較大的振動和沖擊現象。 由于結構和環境載荷變化巨大，可能會出現不連續運動、構件變形和失效等問題。 根據不同工況下的運動情況和關節的熱特性，對整體機構進行穩定性和載荷分析。 1.2 常用折疊方案介紹 目前，折疊機構的方式多種多樣，滿足的功能需求也各不相同。 常見的大角度折疊機構方式主要有：雙導桿機構（由兩組單連四桿機構組成）和滑塊蝸桿機構。 雙導桿機構的折疊如圖1(a)所示。 導桿由上折疊氣缸A、上天線前端2和曲軸5組成； 導桿機構B由曲軸5、下折疊氣缸4和下天線前端3組成。 其中，曲軸5在導桿機構A中作為框架桿存在，在導桿機構B中作為曲柄存在。上框架的折疊運動是通過導桿機構A和導桿的聯合運動來實現的。機構B。滑塊蝸桿機構如圖1(b)所示。 該機構由螺栓9、螺母8、小蝸桿6、大蝸桿7等組成。天線的折疊部分與大蝸桿7連接，大蝸桿7的旋轉帶動天線。 翻動。 運動過程是由動力源帶動螺栓9旋轉連桿機構的自鎖，進而推動滑塊螺桿8與螺栓9相通。滑塊螺桿8的連通推動小蝸桿6在一定角度范圍內擺動，然后完成大蝸桿9的轉動，即天線的轉動。 翻轉運動。

以上兩種機構可以達到相同的目的，但結構完全不同，特點也比較鮮明。 雙導桿機構的特點是： 1）結構新穎，能承受較大的載荷； 2）油缸數量過多，動作同步控制較復雜。 蝸桿傳動機構的特點是：1）質量較大，質量和體積與載荷有關； 2）采用電機驅動，控制穩定。 陽傘的折疊原理也可以應用到傘狀物體上【如右圖】。 將手推的動力加到液壓動力上即可實現電機的手動驅動。 該方案承載能力差，本身硬度不夠。 表面材質要求較高，必須是厚實且適合折疊的布料。 應用面并不廣。 穩定性不夠，金屬桿末端在展開和閉合的過程中會晃動很大。 1.3 折疊方案的主要選擇通常是畫布。 表層，合金骨架，陣體大，重量輕，折疊后兩陣體之間的空間狹窄。 蝸桿機構通常用于承載或重物。 雷達和天線采用輕金屬制成，表面無覆蓋。 經過仔細分析比較了以上幾種方案后，決定采用如下兩種鉸鏈四桿傳動機構，如圖2所示。這種機構結構比較簡單，承載能力大，重量輕重量； 并且由于空間布置的限制，影響推力油缸的長度、力臂的大小和工作角度。 鉸鏈四桿傳動機構方案 2.1 機構組成及運動過程 圖2所示鉸鏈平面四曲柄機構是雙曲柄手柄機構。 該方案由曲軸（上天線前端3）、曲柄1、曲柄2和機架（下天線前端）4組成； 折疊過程是通過油缸活塞桿的伸縮推動曲柄1轉動，進而推動上天線前端翻轉。 天線面展開包封過程中需要油壓缸作為動力源。 氣缸推力的大小由載荷和曲軸的結構以及鉸接點的位置決定。

2.2 質心靜態估計分析在重力作用下，分析機構承受自身重力的能力，并校核各桿件的硬度，校核運動部件的壽命。 鉸鏈承受了上天線陣的全部重量，是極易出現金屬疲勞的危險點，對鉸鏈進行了硬度校核和壽命校核。 最終得到桿體材料、桿體半徑、厚度等激勵因素的優化設計方案。 這部分使用ANSYS分析：ANSYS 分析過程包括三個步驟： 第1步：創建有限元模型。 包括：（1）創建或讀取有限元模型； （2）定義材料屬性（3）定義網格（節點和單元）。 步驟 2：施加載荷并求解。 應用載荷和載荷選項，設置約束，然后求解。 步驟 3：查看結果。 查看分析結果，然后驗證結果（分析是否正確）。 利用ANSYS對平臺錨索受力情況進行分析，找出偏轉危險點。 由此可以得出，提高整體硬度的方法是從根本上降低危險點的硬度，使其能夠承受更大的撓度和變形。 應用ANSYS分析得到的結果具有一定的理論價值。 （對ANSYS軟件不熟悉，不討論，僅提供解決方案） 2.3 系統工作角度分析 工作角度與可折疊物體的最大可折疊狀態有關，它標志著四桿機構是否合理，是否可以折疊。滿足可折疊建筑的折疊要求，天線雷達體積減小，可以滿足運輸隱蔽等設計要求。 如圖所示，在液壓推桿的作用下，主動部分可以以θ角度來回擺動，從動件上表面可以以φ角度來回擺動。 根據設計要求，在預制構件不干涉的前提下，φ角度越接近180越好。 當上下鋒線平行時，體積最小。

據推測，該折疊機構可應用于體育場館、風景區、觀光建筑的窗框，可美化建筑、減少自然采光、節約能源。 采用折疊機構，合理劃分天線和雷達，大大提高小天線雷達的機動性。 經過對幾種折疊機構的比較后發現，在重型結構中，采用鉸鏈曲柄機構技術上合理且結構緊湊，是一種非常好的折疊解決方案。 參考文獻[1]葛文杰． 平面四曲柄機構CAD與動力學仿真[J]. 機械科學與技術，1994(3)。 [2] 翟一峰. 樓華偉. 拋物面天線的手動折疊方案及實現[J]. 機電工程，2007，23(3)。 [3] 陳建平. 大型陣列天線手動展開/折疊設計及系統實現[J]. 現代電子學，2002（2）。 [4]萬福昌. 一種簡單的雷達天線平衡機構[J]． 現代雷達，1996(2)。 [5]史建軍. 馬念杰. ANSYS軟件在錨索靜力分析中的應用[J].華東理工大學學報2007,4(4). [5]方敬詩. 張增泰. 鉸鏈四曲柄機構在雷達設計中的分析及應用[J]. 機械制造與研究2006．[6]鄭家興． 梁采萍. 朱平. 陳冠龍. 折疊結構熱性能研究[J]. 計算機仿真2008,25(1)。