一种具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构

1.本发明属于可展机构技术领域，具体涉及一种具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构。


背景技术：

2.舰船栈桥是海上两个浮体之间或固定物与浮体之间进行交流的重要通道。由于海上大风浪的作用，栈桥起伏颠簸幅度非常大，人员物资移动不便，甚至导致危险发生。为了解决这一问题，需要栈桥桥身能够跟随海浪的起伏，主动调整的相对姿态，即栈桥需通过调整自身姿态使其与两连接物中的其中一个一直保持小幅运动或静止。相对应的，栈桥相对另一个连接物的运动幅度将非常大。因此，需要配备大行程缓冲机构用于消减栈桥与连接物间的冲击影响。
3.而现有大行程缓冲机构主要采用大行程压缩弹簧机构进行缓冲蓄能，仅依靠弹簧的形变能吸收冲击能量。但是，受弹簧自身结构限制，刚度不变的条件下，弹簧压缩行程越大其自身保形能力就越弱，对于具有低刚度大行程要求的应用场合，往往需要在弹簧中心设计导柱以保持其形态，不仅使缓冲机构的质量增加，而且大大增大了其占用空间，此外，对于有变刚度缓冲需求的应用场合，需要将弹簧的中径设计为锥形等非圆柱结构，不利于舰船等紧凑空间场合应用。


技术实现要素：

4.本发明其目的就在于提供一种具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构，以解决上述背景技术中的问题。
5.为实现上述目的而采取的技术方案是，一种具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构，包括两个端部三环伸缩机构、若干个串联连接的六棱柱三环中缩机构，若干个串联连接的六棱柱三环伸缩机构的两端连接端部三环伸缩机构,所述端部三环伸缩机构包括中心花盘、一类连杆、翼形接头、二类连杆、弹片、y形接头、拉簧,所述中心花盘上设有一类侧耳,所述翼形接头上设有二类侧耳、下耳，所述y形接头上设有三类侧耳,所述一类连杆的一端与中心花盘上的一类侧耳铰接,一类连杆的另一端与翼形接头上的下耳铰接,所述翼形接头上的二类侧耳与二类连杆的一端铰接,所述二类连杆的另一端与弹片固定连接,所述弹片与y形接头上的三类侧耳固定连接,所述拉簧两端分别与相邻的两个y形接头固定；所述六棱柱环伸缩机构包括弹片、y形接头、拉簧、三类连杆,所述三类连杆的两端分别与两片弹片的一端固定连接,所述弹片与y形接头上的三类侧耳固定连接，所述拉簧两端分别与相邻的两个y形接头固定连接；所述端部三环伸缩机构设置在若干个串联连接的六棱柱三环伸缩机构的两端，所述六棱柱环伸缩机构设置在中间段,可根据需求设置若干个，所述端部三环坤缩机构与六棱柱三环伸缩机构共用弹片、y形接头、拉簧。
6.进一步,所述中心花盘上的一类侧耳设置有三对,相邻两对一类侧耳上的铰接轴线之间的夹角为120
°
；所述翼形接头的二类侧耳设置有两对，下耳设置有一个，两对二类侧耳上的铰接轴线之间的夹角为60
°
，且两对二类侧耳关于下耳对称布置，下耳上的铰接轴线与二类侧耳上的铰接轴线之间的夹角为60
°
；所述y形接头上的三类侧耳的固接面互成60
°
。
7.进一步,所述弹片自由状态为平面，不提供弹力，压缩状态为曲面，提供弹力。
8.进一步,所述端部三环伸缩机构包含一类连杆的杆件数目与一类侧耳的数目相同，包含二类连杆的杆件数目与二类侧耳的数目相同；每个所述六棱柱三环伸缩机构包含的三类连杆的杆件数目为12根。
9.进一步,所述六棱柱环伸缩机构中所述弹片、y形接头、拉簧均有三组，每组所述弹片有6件、y形接头有3件、拉簧有3件，每组所述弹片、y形接头分别均匀布置在等边三角形的三个顶点上，相邻两组弹片、y形接头、拉簧构成的等边三角形结构的对称线夹角为60
°
，所述弹片与y形接头上的三类侧耳固定连接，所述拉簧两端分别与相邻的两个y形接头固定连接，所述三类连杆数目为12根，每根三类连杆两端分别与相邻两组相近的两片弹片的一端固定连接。
10.进一步,所述大压缩比六棱柱弹性伸缩机构被压缩后仍为六棱柱结构。
11.有益效果与现有技术相比本发明具有以下优点。
12.1.本发明利用多连杆连接而成的六棱柱桁架结构使弹性伸缩机构具备了较好的结构稳定性，有益于增强机构自身的保形能力；2.本发明利用铰链和弹片连接多连杆构成的六棱柱弹性伸缩机构，具备折叠伸展能力，折展比大，折叠后占用空间小，有益于将该机构应用于有大行程缓冲需求且安装空间紧凑的场合；3.本发明利用弹片连接三类连杆，拉簧连接y形接头，使机构在伸缩方向上的抗变形刚度具备了较强的可设计性，通过选用不同刚度的弹片和拉簧，可以使机构的伸缩刚度在较大范围内变化，有益于提升机构的缓冲适应性。
附图说明
13.以下结合附图对本发明作进一步详述。
14.图1为本发明整体伸展状态下的结构示意图；图2为本发明中端部三环伸缩机构的结构示意图；图3为本发明中六棱柱三环伸缩机构的结构示意图；图4为本发明中心花盘的结构示意图；图5为本发明中翼形接头的结构示意图；图6为本发明中y形接头的结构示意图；图7为本发明在整体压缩状态下的结构主视图；图8为本发明在整体压缩状态下的结构侧视图。
具体实施方式
15.下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述。
16.如图1-图8所示，一种具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构，包括两个端部三环伸缩机构1、若干个串联连接的六棱柱三环中缩机构2，若干个串联连接的六棱柱三环伸缩机构2的两端连接端部三环伸缩机构1,所述端部三环伸缩机构1包括中心花盘101、一类连杆102、翼形接头103、二类连杆104、弹片105、y形接头106、拉簧107,所述中心花盘101上设有一类侧耳1011,所述翼形接头103上设有二类侧耳1031、下耳1032，所述y形接头106上设有三类侧耳1061,所述一类连杆102的一端与中心花盘101上的一类侧耳1011铰接,一类连杆102的另一端与翼形接头103上的下耳1032铰接,所述翼形接头103上的二类侧耳1031与二类连杆104的一端铰接,所述二类连杆104的另一端与弹片105固定连接,所述弹片105与y形接头106上的三类侧耳1061固定连接,所述拉簧107两端分别与相邻的两个y形接头106固定；所述六棱柱环伸缩机构2包括弹片105、y形接头106、拉簧107、三类连杆201,所述三类连杆201的两端分别与两片弹片105的一端固定连接,所述弹片105与y形接头106上的三类侧耳1061固定连接，所述拉簧107两端分别与相邻的两个y形接头106固定连接；所述端部三环伸缩机构1设置在若干个串联连接的六棱柱三环伸缩机构2的两端，所述六棱柱环伸缩机构2设置在中间段,可根据需求设置若干个，所述端部三环坤缩机构1与六棱柱三环伸缩机构2共用弹片105、y形接头106、拉簧107。
17.所述中心花盘101上的一类侧耳1011设置有三对,相邻两对一类侧耳1011上的铰接轴线之间的夹角为120
°
；所述翼形接头103的二类侧耳1031设置有两对，下耳1032设置有一个，两对二类侧耳1031上的铰接轴线之间的夹角为60
°
，且两对二类侧耳1031关于下耳1032对称布置，下耳1032上的铰接轴线与二类侧耳1031上的铰接轴线之间的夹角为60
°
；所述y形接头106上的三类侧耳1061的固接面互成60
°
。
18.所述弹片105自由状态为平面，不提供弹力，压缩状态为曲面，提供弹力。
19.所述端部三环伸缩机构1包含一类连杆102的杆件数目与一类侧耳1011的数目相同，包含二类连杆104的杆件数目与二类侧耳1031的数目相同；每个所述六棱柱三环伸缩机构2包含的三类连杆201的杆件数目为12根。
20.所述六棱柱环伸缩机构2中所述弹片105、y形接头106、拉簧107均有三组，每组所述弹片105有6件、y形接头106有3件、拉簧107有3件，每组所述弹片105、y形接头106分别均匀布置在等边三角形的三个顶点上，相邻两组弹片105、y形接头106、拉簧107构成的等边三角形结构的对称线夹角为60
°
，所述弹片105与y形接头106上的三类侧耳1061）固定连接，所述拉簧107）两端分别与相邻的两个y形接头106固定连接，所述三类连杆201数目为12根，每根三类连杆201）两端分别与相邻两组相近的两片弹片105的一端固定连接。
21.本发明中，所述一类连杆102一端与中心花盘101的一类侧耳1011铰接，所述一类连杆102的另一端与翼形接头103的下耳1032铰接，所述翼形接头103的二类侧耳1031与二类连杆104的一端铰接，所述二类连杆104的另一端与弹片105固接，所述弹片105与y形接头106的三类侧耳1061固接，所述拉簧107两端分别与相邻两个y形接头106固定。
22.所述三类连杆201两端分别与两片弹片105的一端固接，所述弹片105与y形接头106的三类侧耳1061固接，所述拉簧107两端分别与相邻两个y形接头106固定。
23.所述端部三环伸缩机构1设置在所述大压缩比六棱柱弹性伸缩机构的两端，所述端部三环伸缩机构1与六棱柱三环伸缩机构2共用弹片105、y形接头106、拉簧107；所述六棱柱三环伸缩机构2设置在所述大压缩比六棱柱弹性伸缩机构的中间段，可根据需求设置多
个。
24.若干个串联连接的所述六棱柱三环伸缩机构2相互连接时共用弹片105、y形接头106、拉簧107。
25.所述中心花盘101的一类侧耳1011设置有三对，两对一类侧耳1011上的铰接轴线之间的夹角为120
°
；所述翼形接头103的二类侧耳1031设置有两对，下耳1032设置有一个，两对二类侧耳1031上的铰接轴线之间的夹角为60
°
，且关于下耳1032对称布置，下耳1032上的铰接轴线与二类侧耳1031上的铰接轴线之间的夹角为60
°
；所述y形接头106上的三类侧耳1061的固接面互成60
°
。
26.所述弹片105自由状态为平面，不提供弹力，压缩状态为曲面，提供弹力。
27.所述一件端部三环伸缩机构1包含的一类连杆102的杆件数目与一类侧耳1011数目相同，包含的二类连杆104的杆件数目与二类侧耳1031的数目相同；所述一件六棱柱三环伸缩机构2包含的三类连杆201的杆件数目为12根。
28.本发明可以被压缩，且压缩后仍为六棱柱结构，其具有结构简单、折展比大、结构稳定性强、伸缩刚度可自由设计，刚度可设计范围大，可应用于各类安装空间紧凑，缓冲有大行程、变刚度需求的领域。
29.本发明在具体实施时，首先通过中心花盘101上的三对一类侧耳1011与三根一类连杆102铰接，三根一类连杆102分别与三件翼形接头103铰接，每件翼形接头103的一对二类侧耳1031分别与两根二类连杆104的一端铰接，每根二类连杆104的另一端与弹片105固定连接,每片弹片105与y形接头106上的三类侧耳1061固定连接构成具有六棱锥结构的端部三环伸缩机构1，然后，通过将弹片105、y形接头106、拉簧107分为三组，并在每组内将6件弹片105、3件y形接头106、3件拉簧107均匀布置在等边三角形的三个顶点上，将相邻两组弹片105、y形接头106、拉簧107构成的等边三角形结构的对称线夹角设置为60
°
，令弹片105与y形接头106上的三类侧耳1061固定连接，拉簧107两端分别与相邻的两个y形接头106固定连接，设置三类连杆201数目为12根，每根三类连杆201两端分别与相邻两组内最相近的两片弹片105的一端固定连接构造出具有六棱柱的六棱柱三环伸缩机构2,最终通过与六棱柱三环伸缩机构2共用弹片105、y形接头106连接实现六棱柱结构构造。进一步的，通过上述构造方获得的六棱柱结构各连杆压缩后紧密堆叠，压缩后长度近似为所有六棱柱三环伸缩机构2中的分组数目与三类连杆201直径的乘积，而伸展状态下，本发明机构的长度接近所有六棱柱三环伸缩机构2中的分组数目与三类连杆201杆长的乘积，一般情况下，三类连杆201的杆长直径比值大于10倍，因此，本发明的具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构具有较大的压缩比。
30.该发明的工作原理是：当具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构受到外部冲击力的作用时，其中一个端部三环伸缩机构的中心花盘朝着另一个端部三环伸缩机构的中心花盘移动，分别带动各一类连杆运动，各一类连杆运动带动与其连接的翼形接头运动，翼形接头运动带动相应的二类连杆运动，各二类连杆运动致使与其连接的弹片发生折叠，并带动各y形接头发生远离机构中心的运动，进而致使拉簧被拉伸，弹片被折叠产生的恢复力和拉簧被拉伸产生的恢复力通过各连杆和接头传递给中心花盘用以抵抗冲击力的作用，在冲击力去除后，这些恢复力均迫使具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构恢复至初始状态，如此往复
即可实现将冲击力做的功转换为弹片和拉簧的弹性势能，并在冲击力减弱或消失时释放弹性势能，起到缓冲吸能的作用。此外，通过设计各弹片和拉簧的刚度，可以使具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构的吸能过程为变刚度过程，通过增减六棱柱三环中缩机构，可以改变具有稳定结构的大压缩比六棱柱弹性伸缩机构的缓冲行程，便于适应各类缓冲需求。