一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构制造技术

本发明专利技术涉及超结构领域，目的是提供一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构，该超结构具有各向同性，热膨胀系数可调控范围大特点。技术方案是一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构，其特征在于：该热膨胀系数可调控超结构包括两个热膨胀系数可调控模块，每个热膨胀系数可调控模块包括一个截面为正方形的基板以及同时连接该正方形相邻两个边的复合杆系；其特征在于：两个热膨胀系数可调控模块共用一个基板，该热膨胀系数可调控超结构中的两个复合杆系对称于正方形的一个对角线布置。个复合杆系对称于正方形的一个对角线布置。个复合杆系对称于正方形的一个对角线布置。

【技术实现步骤摘要】
一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构


[0001]本专利技术涉及超结构领域，具体是一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构。

技术介绍

[0002]超结构指的是特殊构造的人工结构，可以在泊松比、热膨胀系数等方面展现出反常的物理特性。超结构的物理性质不仅受其组分材料的本征特征影响，更大程度上由其内部人工结构决定。超结构的发展引发了国防工业、光学器件等领域的重大变革，是当今热门的前沿性技术。
[0003]自然界中天然材料通常展现出热胀冷缩的特性，在变温度环境下产生的变形会在某些应用场合带来负面影响。如通信卫星工作于温度变化很大的太空环境，热变形将会导致天线偏移，影响通信效果。现有的结构难以满足要求。为此，亟需采用热膨胀系数可调控的超结构，与常规正热膨胀系数材料组合，设计出整体上表现出零热膨胀系数的构件。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构，该超结构具有各向同性，热膨胀系数可调控范围大特点。
[0005]本专利技术提供的技术方案是：
[0006]一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构，其特征在于：该热膨胀系数可调控超结构包括两个热膨胀系数可调控模块，每个热膨胀系数可调控模块包括一个截面为正方形的基板以及同时连接该正方形相邻两个边的复合杆系；其特征在于：两个热膨胀系数可调控模块共用一个基板，该热膨胀系数可调控超结构中的两个复合杆系对称于正方形的一个对角线布置。
[0007]每个复合杆系中，第一杆的下端通过第一柔性铰链连接基板两个面的第一面，第一杆上端通过第一复合柔性铰链与第四杆的下端和第三杆左端相连；所述第二杆与第一杆相互平行且等长，第二杆的下端通过第二柔性铰链连接所述基板两个面中的第一面，第二杆上端和第三杆右端通过第二复合柔性铰链连接第五杆的中部；所述第四杆的上端通过第三柔性铰链连接第六杆，第五杆的上端通过第四柔性铰链连接第六杆；所述第四柔性铰链转动中心至第二复合柔性铰链转动中心的连线，与第三柔性铰链转动中心至第一复合柔性铰链转动中心的连线相互平行且等长，第五杆下端通过第五柔性铰链连接动板；驱动块的左侧连接所述基板两个面中的第二面，右侧连接动板。
[0008]所述第一柔性铰链的转动中心、第二柔性铰链的转动中心、第二复合柔性铰链的转动中心以及第一复合柔性铰链的转动中心首尾依次相连的连线形成一个平行四边形；第一复合柔性铰链的转动中心、第二复合柔性铰链的转动中心、第四柔性铰链的转动中心以及第三柔性铰链的转动中心首尾依次相连的连线形成另一个平行四边形。
[0009]所述第五柔性铰链的转动中心、第一柔性铰链的转动中心以及第二柔性铰链的转动中心位于同一直线且该直线与所述正方形的一个边平行。
[0010]所述第五柔性铰链的转动中心、第二复合柔性铰链的转动中心以及第四柔性铰链的转动中心共线。
[0011]所述基板与复合杆系分别采用热膨胀系数不同的两种材料。
[0012]本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的超结构具有各向同性，在水平和竖直方向上的等效热膨胀系数可以通过改变基础材料热膨胀系数、尺寸参数进行大范围调控，可用于航空航天、精密仪器等要求材料具有可调控热膨胀系数的应用领域。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例的结构示意图。
[0014]图2是本专利技术中的单个热膨胀系数可调控模块的结构示意图。
[0015]图中标号：基板1、第一杆2、第二杆3、第三杆4、第四杆5、第五杆6、动板7、第六杆8、驱动块9、第一柔性铰链R1、第二柔性铰链R2、第一复合柔性铰链R3、第二复合柔性铰链R4、第三柔性铰链R5、第四柔性铰链R6、第五柔性铰链R7。
具体实施方式
[0016]以下结合说明书附图，对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。
[0017]如图1和图2所示，一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构，包括两个热膨胀系数可调控模块，两个热膨胀系数可调控模块共用一个横截面为正方形的基板1，该热膨胀系数可调控超结构中的两个复合杆系对称于所述正方形的一个对角线布置；每个复合杆系同时连接所述正方形相邻的两个边。每个热膨胀系数可调控模块包括基板1和复合杆系，该复合杆系包括第一杆2、第二杆3、第三杆4、第四杆5、第五杆6、动板7、第六杆8、驱动块9、第一柔性铰链R1、第二柔性铰链R2、第一复合柔性铰链R3、第二复合柔性铰链R4、第三柔性铰链R5、第四柔性铰链R6和第五柔性铰链R7。
[0018]所述第一杆的下端通过第一柔性铰链连接基板两个面的第一面，第一杆上端通过第一复合柔性铰链与第四杆的下端和第三杆左端相连；所述第二杆与第一杆相互平行且等长，第二杆的下端通过第二柔性铰链连接到基板相邻两个面的第一面上，第二杆上端和第三杆右端通过第二复合柔性铰链连接到第五杆的中部；所述第四杆的上端通过第三柔性铰链连接到第六杆；第五杆中第四柔性铰链转动中心至第二复合柔性铰链转动中心的连线，与第三柔性铰链转动中心至第一复合柔性铰链转动中心的连线相互平行且等长，第五杆的上端通过第四柔性铰链连接到第六杆，第五杆下端通过第五柔性铰链连接到动板；所述驱动块左侧固定连接到基板相邻两个面的第二面上，右侧固定连接到动板上。
[0019]所述第一柔性铰链的转动中心A、第二柔性铰链的转动中心B、第二复合柔性铰链的转动中心D以及第一复合柔性铰链的转动中心C首尾依次相连的连线形成一个平行四边形。第一复合柔性铰链的转动中心C、第二复合柔性铰链的转动中心D、第四柔性铰链的转动中心F以及第三柔性铰链的转动中心E首尾依次相连的连线形成另一个平行四边形。第五柔性铰链的转动中心G和A、B处于同一直线且该直线与所述正方形的一个边平行；所述第五柔性铰链的转动中心G、第二复合柔性铰链的转动中心D以及第四柔性铰链的转动中心F共线。
[0020]所述热膨胀系数可调控模块中，驱动块的材料具有高热膨胀系数，其余部分的材料具有低热膨胀系数。由于在同样温升的情况下，驱动块的变形量较其余部分更大，变形的
不协调会引起柔性铰链的变形运动，从而在第六杆和基板间产生相对位移。
[0021]通过配置两种材料的热膨胀系数，以及改变热膨胀系数可调控模块的尺寸参数，可以对热膨胀系数可调控模块竖直方向上的等效热膨胀系数从负值到正值进行调控。因此，含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构在水平和竖直方向上的等效热膨胀系数均可以进行调控。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含柔性铰链的热膨胀系数可调控超结构，其特征在于：该热膨胀系数可调控超结构包括两个热膨胀系数可调控模块，每个热膨胀系数可调控模块包括一个截面为正方形的基板(1)以及同时连接该正方形相邻两个边的复合杆系；其特征在于：两个热膨胀系数可调控模块共用一个基板，该热膨胀系数可调控超结构中的两个复合杆系对称于所述正方形的一个对角线布置；每个复合杆系中，第一杆(2)的下端通过第一柔性铰链(R1)连接基板所述两个面的第一面，第一杆的上端通过第一复合柔性铰链(R3)与第四杆(5)的下端和第三杆(4)左端相连；第二杆(3)与第一杆相互平行且等长，第二杆的下端通过第二柔性铰链(R2)连接所述基板两个面中的第一面，第二杆上端和第三杆右端通过第二复合柔性铰链(R4)连接第五杆的中部；所述第四杆的上端通过第三柔性铰链(R5)连接第六杆(8)，第五杆(6)的上端通过第四柔性铰链(R6)连接第六杆；所述第四柔性铰链转动中心(F)至第二复合柔性铰链转动中心(D)的连线，与第三柔性铰链转动中心(E)至第一复合柔性铰链转动中心(C)的连线相互平行且等长，第五杆下端通过第五柔性铰链(R7)连接动...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶伟，火统旺，李秦川，徐雅斌，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：