一种折叠立方体的制作方法
【专利摘要】一种单自由度折叠立方体包括第一折叠组件（A），第二折叠组件（B）和四个转铰合页（C）。第一折叠组件（A）由十个连杆铰接构成，其中第一连杆（A1）至第六连杆（A6）依次首尾铰接构成一个平面正方形闭环；第七连杆、第十连杆分别与第三连杆铰接，第八连杆、第九连杆分别与第六连杆铰接。第二折叠组件（B）与第一折叠组件（A）的结构组成与装配关系完全相同。第一折叠组件（A）分别通过四个转铰合页与第二折叠组件（B）进行铰接。折叠立方体是一个单自由度的空间可折叠机构，通过手动转动折叠立方体的任意一个转铰，机构可以从一个空间立方体折叠成一个长方体杆状结构。
【专利说明】一种折叠立方体
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空间可折叠机构，特别是涉及一种折叠立方体。
技术背景
[0002]折叠机构易于模块化，具有大范围的空间变形能力，存储、运输方便，在太空探索、军事应用以及日常民用中具有很高的实用性和经济性而受到了广泛重视。中国专利ZL200620004455.1设计了一种折叠变形机构。该机构是一种由活动块和转动副组成的折叠变形机构，活动块组可以通过绕联结件转动来实现不同状态之间的变形转换。中国专利CN101980322A公开了一种八边形折叠机构，该机构通过三角片及接头的连接使得该八边形折叠机构能够折叠成一个正方形，可以实现在面上的缩放。折叠立方体通过连杆转铰轴线的特殊布局和连杆间转动副的顺序连接，使得该机构可以从一个空间立方体折叠成一个长方体杆状结构。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题:空间规则正多面体折叠变形机构经由单自由度折叠成实心杆状结构。
[0004]本发明的技术方案:一种折叠立方体，折叠立方体包括第一折叠组件，第二折叠组件和四个转铰合页；
[0005]所述的第一折叠组件包括第一连杆，第二连杆，第三连杆，第四连杆，第五连杆，第六连杆，第七连杆，第八连杆，第九连杆和第十连杆；
[0006]其中，第一折叠组件中的第一连杆与第四连杆的结构尺寸完全相同，第二连杆与第五连杆的结构尺寸完全相同，第三连杆与第六连杆的结构尺寸完全相同，第七连杆与第九连杆的结构尺寸完全相同，第八连杆与第十连杆的结构尺寸完全相同；
[0007]第一折叠组件的第一连杆至第六连杆依次首尾铰接构成一个闭环；第七连杆与第六连杆通过转销进行连接，第八连杆与第三连杆通过转销进行连接，第九连杆与第三连杆通过转销进行连接，第十连杆与第六连杆通过转销进行连接；
[0008]第二折叠组件与第一折叠组件的结构组成与装配关系完全相同；
[0009]第一折叠组件的第七连杆、第八连杆、第九连杆、第十连杆分别与第二折叠组件的第十连杆、第九连杆、第八连杆、第七连杆通过转铰合页进行转动连接。
[0010]本发明的有益效果:本发明所述的单自由度折叠立方体，通过单自由度的折叠变形，实现空间立方体与长方形实心连杆之间的相互转换。并且通过连杆机构的设计消除了折叠变形过程中的连杆干涉。该机构结构简单，成本低廉，易于制造和工程实现。可作为教学实验，军用折叠帐篷等。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1折叠立方体整体机构图[0012]图2第一折叠组件装配示意图
[0013]图3第二折叠组件装配示意图
[0014]图4转铰合页装配示意图
[0015]图5第一连杆装配示意图
[0016]图6第二连杆装配示意图
[0017]图7第三连杆装配示意图
[0018]图8第七连杆装配示意图
[0019]图9第八连杆装配示意图
[0020]图10折叠立方体折叠中间状态示意图
[0021]图11折置立方体折置最终状态不意图
[0022]图12折叠立方体电机驱动示意图
[0023]图13折叠立方体驱动电机安装示意图
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明做进一步详细说明:
[0025]一种折叠立方体，如图1所示，折叠立方体包括第一折叠组件(A)，第二折叠组件
(B)和四个转铰合页(C)；
[0026]如图2所示，所述的第一折叠组件(A)包括第一连杆(Al)，第二连杆(A2)，第三连杆(A3)，第四连杆(A4)，第五连杆(A5)，第六连杆(A6)，第七连杆(A7)，第八连杆(A8)，第九连杆(A9)和第十连杆(AlO)；
[0027]其中，如图2、5、6、7、8、9所示，第一折叠组件(A)中的第一连杆(Al)与第四连杆(A4)的结构尺寸完全相同，第二连杆(A2)与第五连杆(A5)的结构尺寸完全相同，第三连杆(A3)与第六连杆(A6)的结构尺寸完全相同，第七连杆(A7)与第九连杆(A9)的结构尺寸完全相同，第八连杆(AS)与第十连杆(AlO)的结构尺寸完全相同；
[0028]第一折叠组件(A)的具体装配关系描述如下:
[0029]第一连杆(Al)至第六连杆(A6)依次连接构成一个闭环，其中，第一连杆(Al)的首端销轴孔(Al I)与第二连杆(A2)的首端销轴孔(A21)通过转销进行连接，第一连杆(Al)的首端面(A12)与第二连杆(A2)的首端面(A24)进行贴合，第二连杆(A2)的末端销轴孔(A22)与第三连杆(A3)的第一销轴孔(A36)通过转销进行连接，第二连杆(A2)的末端面(A23)与第三连杆(A3)的第一端面(A31)进行贴合，第三连杆(A3)的第二销轴孔(A35)与第四连杆(A4)的末端销轴孔通过转销进行连接，第三连杆(A3)的第二端面(A32)与第四连杆(A4)的末端面进行贴合，第四连杆(A4)的首端销轴孔与第五连杆(A5)的首端销轴孔通过转销进行连接，第四连杆(A4)的首端面与第五连杆(A5)的首端面进行贴合，第五连杆(A5)的末端销轴孔与第六连杆(A6)的第一销轴孔通过转销进行连接，第五连杆(A5)的末端面与第六连杆(A6)的第一端面进行贴合,第六连杆(A6)的第二销轴孔与第一连杆(Al)的末端销轴孔(A13)通过转销进行连接，第六连杆(A6)的第二端面与第一连杆(Al)的首端面(A12)进行贴合；第七连杆(A7)的销轴孔(A72)与第六连杆(A6)的第三销轴孔通过转销进行连接，第七连杆(A7)的首端面(A71)与第六连杆(A6)的第三端面进行贴合，第八连杆(AS)的销轴孔(A81)与第三连杆(A3)的第四销轴孔(A37)通过转销进行连接，第八连杆(AS)的首端面(A82)与第三连杆(A3)的第四端面(A38)进行贴合，第九连杆(A9)的销轴孔与第三连杆(A3)的第三销轴孔(A34)通过转销进行连接，第九连杆(A9)的首端面与第三连杆(A3)的第三端面(A33)进行贴合，第十连杆(AlO)的销轴孔与第六连杆(A6)的第四销轴孔通过转销进行连接，第十连杆(AlO)的首端面与第六连杆(A6)的第四端面进行贴合；
[0030]如图3所示，第二折叠组件(B)与第一折叠组件(A)的结构组成与装配关系完全相同；
[0031]如图1、4所示，第一折叠组件(A)的第七连杆(A7)与第二折叠组件(B)的第十连杆(BlO)通过转铰合页(C)进行转动连接，第一折叠组件(A)的第七连杆(A7)的末端面(A73)与第二折叠组件(B)的第十连杆(BlO)的末端面进行贴合，第一折叠组件(A)的第八连杆(AS)与第二折叠组件(B)的第九连杆(B9)通过转铰合页(C)进行转动连接，第一折叠组件(A)的第八连杆(AS)的末端面(A83)与第二折叠组件(B)的第九连杆(B9)的末端面进行贴合，第一折叠组件(A)的第九连杆(A9)与第二折叠组件(B)的第八连杆(B8)通过转铰合页
(C)进行转动连接，第一折叠组件(A)的第九连杆(9)的末端面与第二折叠组件(B)的第八连杆(B8)的末端面进行贴合，第一折叠组件(A)的第十连杆(AlO)与第二折叠组件(B)的第七连杆(B7)通过转铰合页(C)进行转动连接，第一折叠组件(A)的第十连杆(AlO)的末端面与第二折叠组件(B)的第七连杆(B7)的末端面进行贴合。
[0032]具体使用方法:
[0033]如图1、10、11所示，折叠立方体是一个单自由度的空间缩放机构，通过手动转动折叠立方体的任意一个转铰，机构可以从一个空间立方体折叠成一个长方体杆状结构；在手动转动过程中，优选手动转动安装有转铰合页的任意一个转铰连接，机构可以更便捷、更轻松的达到折叠效果；
[0034]如图12、13所示，将安装有转铰合页的四个转铰连接中的任意一个采用电机驱动，通过控制电机的正反转，可以实现折叠立方体的自动折叠。
[0035]具体设计示例如下:
[0036]如图12、13所示，第一折叠组件(A)的第九连杆(A9)与第二折叠组件(B)的第八连杆(B8 )通过电机进行转动驱动，电机(I)固定于电机座(2 )上，固定片(3 )通过顶丝孔与电机轴进行固定，电机座(2)上的三个螺纹口孔与第一折叠组件(A)的第九连杆(A9)上的三个通孔进行配合并通过螺钉固定，固定片(3)的方形面与第二折叠组件(B)的第八连杆(B8)的凹槽配合并由螺钉固定。
【权利要求】
1.一种折叠立方体，其特征在于: 一种折叠立方体，折叠立方体包括第一折叠组件(A)，第二折叠组件(B)和四个转铰合页(C)； 所述的第一折叠组件(A)包括第一连杆(Al )，第二连杆(A2)，第三连杆(A3)，第四连杆(A4)，第五连杆(A5)，第六连杆(A6)，第七连杆(A7)，第八连杆(A8)，第九连杆(A9)和第十连杆(AlO)； 其中，第一折叠组件(A)中的第一连杆(Al)与第四连杆(A4)的结构尺寸完全相同，第二连杆(A2)与第五连杆(A5)的结构尺寸完全相同，第三连杆(A3)与第六连杆(A6)的结构尺寸完全相同，第七连杆(A7 )与第九连杆(A9 )的结构尺寸完全相同，第八连杆(AS )与第十连杆(AlO)的结构尺寸完全相同； 第一折叠组件(A)的具体装配关系描述如下: 第一连杆(Al)至第六连杆(A6)依次连接构成一个闭环，其中，第一连杆(Al)的首端销轴孔(All)与第二连杆(A2)的首端销轴孔(A21)通过转销进行连接，第一连杆(Al)的首端面(A12)与第二连杆(A2)的首端面(A24)进行贴合，第二连杆(A2)的末端销轴孔(A22)与第三连杆(A3)的第一销轴孔 (A36)通过转销进行连接，第二连杆(A2)的末端面(A23)与第三连杆(A3)的第一端面(A31)进行贴合，第三连杆(A3)的第二销轴孔(A35)与第四连杆(A4)的末端销轴孔通过转销进行连接，第三连杆(A3)的第二端面(A32)与第四连杆(A4)的末端面进行贴合，第四连杆(A4)的首端销轴孔与第五连杆(A5)的首端销轴孔通过转销进行连接，第四连杆(A4)的首端面与第五连杆(A5)的首端面进行贴合，第五连杆(A5)的末端销轴孔与第六连杆(A6)的第一销轴孔通过转销进行连接，第五连杆(A5)的末端面与第六连杆(A6)的第一端面进行贴合,第六连杆(A6)的第二销轴孔与第一连杆(Al)的末端销轴孔(A13)通过转销进行连接，第六连杆(A6)的第二端面与第一连杆(Al)的首端面(A12)进行贴合；第七连杆(A7)的销轴孔(A72)与第六连杆(A6)的第三销轴孔通过转销进行连接，第七连杆(A7)的首端面(A71)与第六连杆(A6)的第三端面进行贴合，第八连杆(AS)的销轴孔(A81)与第三连杆(A3)的第四销轴孔(A37)通过转销进行连接，第八连杆(AS)的首端面(A82)与第三连杆(A3)的第四端面(A38)进行贴合，第九连杆(A9)的销轴孔与第三连杆(A3)的第三销轴孔(A34)通过转销进行连接，第九连杆(A9)的首端面与第三连杆(A3)的第三端面(A33)进行贴合，第十连杆(AlO)的销轴孔与第六连杆(A6)的第四销轴孔通过转销进行连接，第十连杆(AlO)的首端面与第六连杆(A6)的第四端面进行贴合； 第二折叠组件(B)与第一折叠组件(A)的结构组成与装配关系完全相同； 第一折叠组件(A)的第七连杆(A7)与第二折叠组件(B)的第十连杆(BlO)通过转铰合页(C)进行转动连接，第一折叠组件(A)的第七连杆(A7)的末端面(A73)与第二折叠组件(B)的第十连杆(BlO)的末端面进行贴合，第一折叠组件(A)的第八连杆(AS)与第二折叠组件(B)的第九连杆(B9)通过转铰合页(C)进行转动连接，第一折叠组件(A)的第八连杆(AS)的末端面(A83)与第二折叠组件(B)的第九连杆(B9)的末端面进行贴合，第一折叠组件(A)的第九连杆(A9)与第二折叠组件(B)的第八连杆(B8)通过转铰合页(C)进行转动连接，第一折叠组件(A)的第九连杆(9)的末端面与第二折叠组件(B)的第八连杆(B8)的末端面进行贴合，第一折叠组件(A)的第十连杆(AlO)与第二折叠组件(B)的第七连杆(B7)通过转铰合页(C)进行转动连接，第一折叠组件(A)的第十连杆(AlO)的末端面与第二折叠组件(B)的第七连杆(B7)的末端面进行贴合。
2.根据权利要求1所述的一种折叠立方体，其特征在于: 所述的第一折叠组件(A)上的第一连杆(Al)与第二连杆(A2)所构成的转铰的轴线和第四连杆(A4)与第五连杆(A5)所构成的转铰的轴线在空间汇交于一点； 所述的第一折叠组件(A)上的第二连杆(A2)与第三连杆(A3)所构成的转铰的轴线、第三连杆(A3)与第四连杆(A4)所构成的转铰的轴线、第五连杆(A5)与第六连杆(A6)所构成的转铰的轴线、第六连杆(A6)与第一连杆(Al)所构成的转铰的轴线在空间汇交于一点； 空间汇交的两点的连线垂直于第一折叠组件(A)上的第一连杆(Al)至第六连杆(A6)所构成的正方形平面。
3.根据权利要求1所述的一种折叠立方体，其特征在于: 所述的第一折叠组件(A)上的第七连杆(A7)至第十连杆(A10)与第一折叠组件(B)上的第七连杆(B7)至第十连杆(B10)的转铰连接处分别设有凸台，并且使得凸台的凸出高度保证折叠立方体在折叠过程中，第一折叠组件(A)中的第一连杆(Al)、第二连杆(A2)、第四连杆(A4)、第五连杆(A5)分别与第二折叠组件(B)中的第五连杆(B5)、第四连杆(B4)、第二连杆(B2 )、第一连杆(B1)避免干涉。
【文档编号】G09B25/00GK103469893SQ201310439786
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】姚燕安, 丁万, 李鑫磊, 吕鑫, 唐锐 申请人:北京交通大学