一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构
技术领域
1.本实用新型公开了一种剪叉可展机构，具体涉及一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。
背景技术：
2.放缩机构由于可以在放大和缩小状态之间变化，缩小时便携性较高，可以在很小的体积内储藏，放大之后可以进行正常工作，因此应用范围十分广泛，特别是在航空航天领域的太阳能帆板、大型卫星天线、航天器或者卫星支撑臂等结构中十分常见。依据不同的使用场景，放缩机构大致可分为平面放缩机构与空间放缩机构，二者在放大或缩小过程中，只能单一的停留在二维平面或三维空间中进行变化，无法突破空间维度的限制。因此，如何将平面放缩机构与空间放缩机构合二为一，使同一机构不仅可以在二维平面内实现平面放缩变换，同时通过空间变化的控制，也可以在三维空间中实现空间放缩变换，突破空间维度的限制，是放缩机构领域亟待解决的问题。
3.4d打印技术的出现为空间变化可控机构的实现提供了新的思路。4d打印技术是指基于3d打印技术制造出的物体在特定的环境和激励下发生物理特性（结构、形态、尺寸等）及功能的可控变化。通过4d打印技术可以制备在不同外加刺激下具有不同模态的结构。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本实用新型提供了一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构装置，基于球面剪式单元，利用4d打印技术设计了一种空间变化可控机构，该结构具备热刺激变形响应性质。通过热刺激控制球面剪式单元变形，从而实现空间变化可控，实现机构在三维空间放缩与二维平面放缩间的可控变化。
5.本实用新型实施例的技术方案是：
6.一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，包括多个由4d打印可弯曲的连杆，所述连杆在不激活状态下为直杆，激活时会弯曲变形，所述连杆中心及两端均开有连接孔，两个连杆通过中心连接孔连接组成x形伸缩结构的连杆组，多个连杆组之间通过连杆两端连接孔互相连接构成基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。
7.所述连杆之间通过铰链连接。
8.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
9.（1）利用热刺激变形响应形状记忆聚合物作为4d打印材料，发明了一种具备热刺激变形响应的4d打印空间变化可控放缩机构，可在二维平面空间内实现平面放缩变换，更能在热刺激作用下控制实现同一机构由二维平面放缩机构转换为三维空间放缩机构，而后在三维空间内实现空间放缩变换。
10.（2）该机构处于三维空间放缩状态时，还可通过外界环境控制，实现对三维空间放缩机构的空间包围角度控制。
附图说明
11.图1是本实用新型的三维空间放缩状态结构示意图；
12.图2是本实用新型的二维空间放缩状态结构示意图。
具体实施方式
13.下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。
14.参见图1及图2，本实用新型主要包括：
15.一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，包括多个由4d打印可弯曲的连杆，所述连杆在不激活状态下为直杆，激活时会弯曲变形，所述连杆中心及两端均开有连接孔，两个连杆通过中心连接孔连接组成x形伸缩结构的连杆组，多个连杆组之间通过连杆两端连接孔互相连接构成基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。
16.所述连杆之间通过铰链连接。
17.本实用新型在应用时，与现有技术中的伸缩传动机构结合使用，具体的弯曲角度和连杆长度可根据需求进行设计。
18.本实用新型具体工作步骤如下：
19.步骤一：将本实用新型构置于玻璃态转化温度的环境中（例如空气、真空或热液环境等），进行热刺激使杆件温度高于形状记忆聚合物玻璃态转化温度，连杆制成特定角度，相互连接如图1所示。
20.步骤二：本实用新型在图1状态时可在三维空间内进行空间放缩变换。
21.步骤三：将本实用新型再次置于玻璃态转化温度的环境中（例如空气、真空或热液环境等），进行热刺激使其高于形状记忆聚合物玻璃态转化温度，连杆在环境热刺激激励下逐步展开，依据实际需要控制展开，可对空间变化可控放缩机构在三维空间中的空间包围角度进行控制。
22.步骤四：如需在二维平面放缩，则无需控制连杆在环境热刺激激励下逐步展开的过程，使其自然展开至压缩前状态如图2所示。
23.步骤五：本实用新型在图2状态时可在二维平面内进行平面放缩变换。
24.本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。
技术特征：
1.一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，其特征在于：包括多个由4d打印可弯曲的连杆，所述连杆在不激活状态下为直杆，激活时会弯曲变形，所述连杆中心及两端均开有连接孔，两个连杆通过中心连接孔连接组成x形伸缩结构的连杆组，多个连杆组之间通过连杆两端连接孔互相连接构成基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。2.根据权利要求1所述的一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，其特征在于：所述连杆之间通过铰链连接。
技术总结
本实用新型公开了一种基于4D打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，包括多个由4D打印可弯曲的连杆，所述连杆在不激活状态下为直杆，激活时会弯曲变形，所述连杆中心及两端均开有连接孔，两个连杆通过中心连接孔连接组成X形伸缩结构的连杆组，多个连杆组之间通过连杆两端连接孔互相连接构成基于4D打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。本实用新型可在二维平面空间内实现平面放缩变换，更能在热刺激作用下控制实现同一机构由二维平面放缩机构转换为三维空间放缩机构，而后在三维空间内实现空间放缩变换。现空间放缩变换。现空间放缩变换。
技术研发人员：李端玲 张问采
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/3/22
技术领域
1.本实用新型公开了一种剪叉可展机构，具体涉及一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。
背景技术：
2.放缩机构由于可以在放大和缩小状态之间变化，缩小时便携性较高，可以在很小的体积内储藏，放大之后可以进行正常工作，因此应用范围十分广泛，特别是在航空航天领域的太阳能帆板、大型卫星天线、航天器或者卫星支撑臂等结构中十分常见。依据不同的使用场景，放缩机构大致可分为平面放缩机构与空间放缩机构，二者在放大或缩小过程中，只能单一的停留在二维平面或三维空间中进行变化，无法突破空间维度的限制。因此，如何将平面放缩机构与空间放缩机构合二为一，使同一机构不仅可以在二维平面内实现平面放缩变换，同时通过空间变化的控制，也可以在三维空间中实现空间放缩变换，突破空间维度的限制，是放缩机构领域亟待解决的问题。
3.4d打印技术的出现为空间变化可控机构的实现提供了新的思路。4d打印技术是指基于3d打印技术制造出的物体在特定的环境和激励下发生物理特性（结构、形态、尺寸等）及功能的可控变化。通过4d打印技术可以制备在不同外加刺激下具有不同模态的结构。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本实用新型提供了一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构装置，基于球面剪式单元，利用4d打印技术设计了一种空间变化可控机构，该结构具备热刺激变形响应性质。通过热刺激控制球面剪式单元变形，从而实现空间变化可控，实现机构在三维空间放缩与二维平面放缩间的可控变化。
5.本实用新型实施例的技术方案是：
6.一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，包括多个由4d打印可弯曲的连杆，所述连杆在不激活状态下为直杆，激活时会弯曲变形，所述连杆中心及两端均开有连接孔，两个连杆通过中心连接孔连接组成x形伸缩结构的连杆组，多个连杆组之间通过连杆两端连接孔互相连接构成基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。
7.所述连杆之间通过铰链连接。
8.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
9.（1）利用热刺激变形响应形状记忆聚合物作为4d打印材料，发明了一种具备热刺激变形响应的4d打印空间变化可控放缩机构，可在二维平面空间内实现平面放缩变换，更能在热刺激作用下控制实现同一机构由二维平面放缩机构转换为三维空间放缩机构，而后在三维空间内实现空间放缩变换。
10.（2）该机构处于三维空间放缩状态时，还可通过外界环境控制，实现对三维空间放缩机构的空间包围角度控制。
附图说明
11.图1是本实用新型的三维空间放缩状态结构示意图；
12.图2是本实用新型的二维空间放缩状态结构示意图。
具体实施方式
13.下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。
14.参见图1及图2，本实用新型主要包括：
15.一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，包括多个由4d打印可弯曲的连杆，所述连杆在不激活状态下为直杆，激活时会弯曲变形，所述连杆中心及两端均开有连接孔，两个连杆通过中心连接孔连接组成x形伸缩结构的连杆组，多个连杆组之间通过连杆两端连接孔互相连接构成基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。
16.所述连杆之间通过铰链连接。
17.本实用新型在应用时，与现有技术中的伸缩传动机构结合使用，具体的弯曲角度和连杆长度可根据需求进行设计。
18.本实用新型具体工作步骤如下：
19.步骤一：将本实用新型构置于玻璃态转化温度的环境中（例如空气、真空或热液环境等），进行热刺激使杆件温度高于形状记忆聚合物玻璃态转化温度，连杆制成特定角度，相互连接如图1所示。
20.步骤二：本实用新型在图1状态时可在三维空间内进行空间放缩变换。
21.步骤三：将本实用新型再次置于玻璃态转化温度的环境中（例如空气、真空或热液环境等），进行热刺激使其高于形状记忆聚合物玻璃态转化温度，连杆在环境热刺激激励下逐步展开，依据实际需要控制展开，可对空间变化可控放缩机构在三维空间中的空间包围角度进行控制。
22.步骤四：如需在二维平面放缩，则无需控制连杆在环境热刺激激励下逐步展开的过程，使其自然展开至压缩前状态如图2所示。
23.步骤五：本实用新型在图2状态时可在二维平面内进行平面放缩变换。
24.本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。
技术特征：
1.一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，其特征在于：包括多个由4d打印可弯曲的连杆，所述连杆在不激活状态下为直杆，激活时会弯曲变形，所述连杆中心及两端均开有连接孔，两个连杆通过中心连接孔连接组成x形伸缩结构的连杆组，多个连杆组之间通过连杆两端连接孔互相连接构成基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。2.根据权利要求1所述的一种基于4d打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，其特征在于：所述连杆之间通过铰链连接。
技术总结
本实用新型公开了一种基于4D打印技术的空间变化球面剪叉可展机构，包括多个由4D打印可弯曲的连杆，所述连杆在不激活状态下为直杆，激活时会弯曲变形，所述连杆中心及两端均开有连接孔，两个连杆通过中心连接孔连接组成X形伸缩结构的连杆组，多个连杆组之间通过连杆两端连接孔互相连接构成基于4D打印技术的空间变化球面剪叉可展机构。本实用新型可在二维平面空间内实现平面放缩变换，更能在热刺激作用下控制实现同一机构由二维平面放缩机构转换为三维空间放缩机构，而后在三维空间内实现空间放缩变换。现空间放缩变换。现空间放缩变换。
技术研发人员：李端玲 张问采
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/3/22
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