《一种确保杆件同步运动的连接节点.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种确保杆件同步运动的连接节点.pdf（9页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102913604 A (43)申请公布日 2013.02.06 C N 1 0 2 9 1 3 6 0 4 A *CN102913604A* (21)申请号 201210397273.5 (22)申请日 2012.10.18 F16H 37/12(2006.01) (71)申请人东南大学 地址 211103 江苏省南京市江宁区润发路5 号 (72)发明人陈耀 冯健 (74)专利代理机构南京天翼专利代理有限责任 公司 32112 代理人黄明哲 朱芳雄 (54) 发明名称 一种确保杆件同步运动的连接节点 (57) 摘要 本发明公开了一种确保杆件同步运动的连接 节点，包括。
2、底座、N个L形板、N个T形转轴和2N 个锥形齿轮，其中N为大于2的整数，N个L形板 呈中心对称设置在底座的一面，T形转轴设置在 两相邻L形板之间，T形转轴两端分别穿过相邻的 L形板后与一个锥形齿轮连接，每个L形板所邻接 的两个锥形齿轮互相啮合。L形板由两块相同的 直板连接而成，两块直板之间有一折角。本发明节 点成本低，保证所连接杆件可180度自由转动，且 所连接杆件为精确同步运动。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种确保杆件同步运动的连。
3、接节点，其特征在于，该连接节点包括底座（1）、N个L 形板（2）、N个T形转轴（4）和2N个锥形齿轮（5），其中N为大于2的整数，所述N个L形板 （2）呈中心对称设置在底座（1）的一面，所述T形转轴（4）设置在两相邻L形板（2）之间，T 形转轴（4）两端分别穿过相邻的L形板（2）后与一个锥形齿轮（5）连接，每个L形板（2）所 邻接的两个锥形齿轮（5）互相啮合。 2.根据权利要求1所述的确保杆件同步运动的连接节点，其特征在于，所述L形板（2） 由两块相同的直板连接而成，所述两块直板之间有一折角，两块直板上分别设置有一个 轴孔（21），所述两个轴孔（21）以折角的等分线为轴对称，所述T形转轴（4）。
4、包括转动轴 （41）和垂直连接在所述转动轴（41）中点上的连接杆（42），转动轴（41）的两端分别穿过相 邻L形板（2）上的轴孔（21）后与一个锥形齿轮（5）连接。 3.根据权利要求2所述的确保杆件同步运动的连接节点，其特征在于，所述L形板（2） 的两块直板之间的折角=2/N。 4.根据权利要求1或2所述的确保杆件同步运动的连接节点，其特征在于，所述的轴孔 （21）内设置有轴承（3），所述轴承（3）固定连接在转动轴（41）上。 5.根据权利要求1或2所述的确保杆件同步运动的连接节点，其特征在于，所述底座 （1）上设置有缺口（11），所述缺口（11）的形状、位置分别与连接杆（42）所要连接杆件的。
5、形 状和转动位置相匹配。 6.根据权利要求1或2所述的确保杆件同步运动的连接节点，其特征在于，所述连接杆 （42）上设置有用于与杆件连接的螺纹。 权 利 要 求 书CN 102913604 A 1/3页 3 一种确保杆件同步运动的连接节点 技术领域 0001 本发明涉及机构与可展结构，尤其涉及一种确保杆件同步运动的连接节点。 背景技术 0002 近三十年来，我国航天科技的快速发展促进了可展结构在航空航天、军事工程、土 木工程等领域的应用。作为一种新型空间结构，可展结构具有机构运动特性，可迎合所处环 境的时间、空间等实际需求，有效地改变结构的几何构型，且运动过程中各杆件基本处于无 应力状态。例如。
6、，可展结构通常折叠为紧凑的收拢状态，当需要使用时，可展结构可借助外 界驱动逐步展开，并转换为稳定的工作状态。因此，可展结构具有便于运输和存储、可重复 使用、工期短、造型美观等优点。 0003 在机构或可展结构的设计中，节点设计非常重要，节点形式决定了可展结构的展 开-折叠性能。不同于一般的结构节点，可展结构中的节点需要允许所连接杆件发生大位 移及转动，避免杆件在展开过程中产生变形、与节点产生摩擦；此外，在结构工作状态下，节 点需要具有足够的强度和刚度，以承受各种荷载作用。根据所连接杆件的相对运动方式，可 展结构中的连接节点主要包括平移副、扭转副、转动副等类型，其中转动副节点最为常用。 由于可展。
7、结构中的节点一般连接多根杆件，需要采用多对转动副分别连接各杆，且节点所 附各转动副的轴线位于同一平面上，由此引起节点所连接各杆件运动不同步。现有节点主 要依靠结构本身的几何约束使杆件同步运动，但是当各杆件中心与所连接节点处于同一平 面时，会产生运动奇异现象，使几何约束失效。因此，设计一种新型的连接节点对于提高可 展结构的工作性能与安全性、确保可展结构中节点所连接各杆件同步运动将具有重要的意 义。 发明内容 0004 技术问题：本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种应用于可展结构 中的确保杆件同步运动的连接节点，该连接节点可有效确保节点所连接的各杆件在运动过 程中始终保持同步。 0005。
8、 技术方案：本发明的确保杆件同步运动的连接节点，包括底座、N个L形板、N个T 形转轴和2N个锥形齿轮，其中N为大于2的整数，N个L形板呈中心对称设置在底座的一 面，T形转轴设置在两相邻L形板之间，T形转轴两端分别穿过相邻的L形板后与一个锥形 齿轮连接，每个L形板所邻接的两个锥形齿轮互相啮合。 0006 本发明中，L形板由两块相同的直板连接而成，两块直板之间有一折角，两块直 板上分别设置有一个轴孔，两个轴孔以折角的等分线为轴对称，T形转轴包括转动轴和 垂直连接在转动轴中点上的连接杆，转动轴的两端分别穿过相邻L形板上的轴孔后与一个 锥形齿轮连接。 0007 本发明中，L形板的两块直板之间的折角=2。
9、/N。 0008 本发明中，轴孔内设置有轴承，轴承固定连接在转动轴上。 说 明 书CN 102913604 A 2/3页 4 0009 本发明中，底座1上设置有缺口，缺口的形状、位置分别与连接杆所要连接杆件的 形状和转动位置相匹配，以保证所连接杆件可绕转动轴180度自由转动。 0010 本发明中，连接杆上设置有用于与杆件连接的螺纹。 0011 有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点： 0012 （1）现有连接节点主要采用多对转动副分别连接不同杆件，并依靠结构自身的几 何约束迫使杆件同步运动，但当杆件中心与所连接节点位于同一平面时，存在运动奇异点， 各杆件不再同步运动；本连接节点根据锥形齿。
10、轮的机械传动原理，使得两两啮合的转动轴 同步转动，从而确保了各转动轴中点处所连接的杆件精确同步运动。 0013 （2）本连接节点在转动轴与节点主体间巧妙地设置了转动轴承，并在节点底座 上预留孔洞，保证节点所连接杆件能绕转动轴180度无摩擦自由转动，平滑完整地完成展 开-折叠全过程；且节点所连接杆件在折叠状态下能够紧凑连接，显著地提高了可展结构 的收纳率。 0014 （3）本发明制作工艺简单且成本低，造型美观，可成批生产；本节点的T形转轴的 连接杆一端预设了螺纹，便于与杆件连接。 附图说明 0015 图1a图1c分别为本发明确保杆件同步运动的连接节点的俯视、侧视、三维示意 图。 0016 图2为。
11、本发明确保杆件同步运动的连接节点的主要部件分解示意图。 0017 图3a图3f为本发明节点应用于连接四根杆件时的结构同步运动过程示意图， 其中图3a、图3f分别为杆件向下、向上完全收拢时的折叠状态，图3b为四根杆件同步向下 的运动状态，图3c、图3d为四根杆件的中心点接近于同一平面时的临界状态，图3e为四根 杆件同步向上的运动状态。 0018 图4a、图4b分别为本发明用于连接三根杆件的连接节点主体结构的俯视和三维 示意图。 0019 图5a、图5b分别为本发明用于连接五根杆件的连接节点主体结构的俯视和三维 示意图。 0020 其中：1为连接节点底座，2为L形板，3为轴承，4为T形转轴，5为锥。
12、形齿轮，11为 节点底座上设置的缺口，21为直板上所设置的轴孔，41为转动轴，42为连接杆。 具体实施方式 0021 下面结合具体的实施例，并参照附图，对本发明做进一步的说明： 0022 图1、图2分别为本发明的确保杆件同步运动的连接节点的总体结构示意图和主 要组成部分的示意图。 0023 本发明的确保杆件同步运动的连接节点，包括底座1、N个L形板2、N个T形转轴 4和2N个锥形齿轮5，其中N为大于2的整数，N个L形板2呈中心对称设置在底座1的一 面，T形转轴4设置在两相邻L形板2之间，T形转轴4两端分别穿过相邻的L形板2后与 一个锥形齿轮5连接，每个L形板2所邻接的两个锥形齿轮5互相啮合。 。
13、0024 本发明中，L形板2由两块等长等厚的直板连接而成，两块直板之间有一折角， 说 明 书CN 102913604 A 3/3页 5 两块直板上分别设置有一个轴孔21，两个轴孔21以折角的等分线为轴对称，T形转轴4 包括转动轴41和垂直连接在转动轴41中点上的连接杆42，转动轴41的两端分别穿过相邻 L形板2上的轴孔21后与一个锥形齿轮5连接，连接方式为同轴固定连接，可以采用螺钉、 螺栓或铆钉等常规紧固方法。 0025 本发明中，L形板2的两块直板之间的折角=2/N。 0026 本发明中，L形板2上的轴孔21内设置有轴承3，轴承3固定连接在转动轴41上， 以确保T形转轴4相对L形板2为无摩擦。
14、转动，其中轴承3的内径与T形转轴4的转动轴 41的外径相同。 0027 本发明中，为了保证所连接杆件可绕T形转轴180度自由转动，完整顺利地完成杆 件的展开-折叠运动过程，在节点底座1上设置有缺口11，缺口11的形状、位置分别与连接 杆42所要连接杆件的形状和转动位置相匹配。 0028 本发明中，连接杆42上设置有用于与杆件连接的螺纹，便于与杆件连接。 0029 图3a图3f所示为本发明节点应用于连接四根杆件，即N=4、折角=/2时， 所形成结构的同步运动过程示意图，其中图3a、图3f分别为四根杆件向下、向上完全收拢 时的折叠状态，图3b为四根杆件同步向下的运动状态，图3c、图3d为四根杆件的。
15、中心点接 近于同一平面时的临界状态，图3e为四根杆件同步向上的运动状态。 0030 以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图1 图3中所示的亦只是本发明的实施方式之一，实际的连接节点不局限于此。例如，本发明节 点能够连接任意多根杆件，可根据实际需要改变节点底座的形状，并调整锥形齿轮的咬合 角度。图4、图5所示为本发明分别用于连接三根（N=3）、五根杆件（N=5）时，连接节点的主 体底座及L形板示意图。因此，如果其他技术人员在未脱离本发明创造宗旨的情况下，采用 与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。 0031 由于本连接节点采用锥形齿轮，使得两两啮合的转动轴同步转动，有效地确保各 转动轴所连接的杆件精确同步运动，因此该类节点可应用于空间可展结构中，尤其是涉及 由转动副、剪铰式单元等构成的过约束体系。 说 明 书CN 102913604 A 1/4页 6 图1a 图1b 图1c 图2 说 明 书 附 图CN 102913604 A 2/4页 7 图3a 图3b 图3c 图3d 说 明 书 附 图CN 102913604 A 3/4页 8 图3e 图3f 图4a 图4b 说 明 书 附 图CN 102913604 A 4/4页 9 图5a 图5b 说 明 书 附 图CN 102913604 A 。