自驱动折叠网架结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种由镍钛形状记忆合金弹簧、剪式单元、两杆连接件、三杆连接件、四杆连接件、半导体制冷片加热制冷换向电路组成的形状记忆合金驱动的折叠网架结构，适用于一般折叠网架结构的折叠和展开过程。
【背景技术】
[0002]折叠网架结构造型新颖，折展方便，便于运输和贮存，可重复使用。在现代生活中，它有着广泛的用途，如紧急救援帐篷、旅游帐篷、临时摊位、反复使用的暖房等。在航空和航天工业中，折叠网架结构更以其独特的性能显示出强大的生命力，如制作宇宙空间站的骨架、雷达天线、可折叠的翼和弦杆等。一般的折叠网架结构折叠和展开方式为人力操作，不仅费时费力，且折叠展开不便利，不利于运输，在灾区等场合适用性有所减弱；折叠网架结构是一个多点驱动系统，具有多个驱动单元，如需对其进行驱动控制，折叠展开时需要有一个完善精确的控制系统，如果驱动的同步性不好，就会出现走偏或拉歪的现象。
[0003]本发明提出的形状记忆合金驱动折叠网架结构，实现了折叠网架结构折叠和展开过程的自动化，节省了人力，为折叠网架结构更好地应用于多种场合提供了条件；且形状记忆合金弹簧相对于折叠网架结构对称布置，各部分受力也是对称的，故能保证折叠展开过程中各个驱动单元的同步性。
[0004]形状记忆合金是拥有“记忆”效应的合金，它之所以具有变形恢复能力，是因为变形过程中材料内部发生的热弹性马氏体相变。根据不同的热力荷载条件，形状记忆合金呈现出两种性能:形状记忆效应、伪弹性，在各个领域都有不少应用。利用形状记忆合金的特性，可产生驱动效果，用于实现折叠网架结构折叠和展开过程自动化:折叠网架结构展开时，双程形状记忆效应的镍钛记忆合金弹簧依靠半导体制冷片加热制冷换向电路对其升温，当由室温(20°C )上升到逆相变点温度(80°C )时，合金弹簧就会自动伸长不断恢复到预定的长度，带动剪式单元展开；折叠网架结构折叠时，将温度下降至室温(20°C)，合金弹簧就会自动缩短到原来的长度，带动剪式单元聚拢。据此可实现折叠网架结构在折叠和展开不同状态间的自由转换。
[0005]半导体制冷片加热制冷换向电路为用四个直流固态继电器构成的换向电路，其实质是电子切换开关。从控制仪表输出两种信号，一个是加热信号，一个是制冷信号。当输入加热信号时，直流固态继电器SSR1与SSR3导通，电源电压经SSR1的0UT+、0UT_，制冷片的黑端，红端，SSR3的0UT+、OUT-端到地，使制冷片在加热状态。在制冷时，直流固态继电器SSR2与SSR4导通。
[0006]在继承了形状记忆合金和折叠网架结构优点的基础上，本发明提出了形状记忆合金驱动的折叠网架结构，将形状记忆合金弹簧作用在折叠网架结构的剪式单元上，较之传统折叠网架结构，可实现网架折叠展开过程的自动化，且半导体制冷片加热制冷换向电路所使用的半导体制冷片工作时没有震动、噪音、寿命长、安装容易，易于推广，适用于一般折叠网架结构中；一种形状记忆合金驱动的折叠网架结构可随时进行折叠和展开过程，在需要使用时可以方便地展开，提供开阔的空间，在不需要使用时可以方便地折叠，占据空间少，便于运输与储存。
【发明内容】
[0007]发明目的:为了使折叠网架结构实现自动展开和折叠过程，该方案不仅能减少折叠展开折叠网架结构过程中的人力消耗，且半导体制冷片具有工作状态良好、易于安装、可同时实现制冷制热功能、制冷制热时间快等优点，使大型折叠网架结构更好地应用于各个场所，还综合了形状记忆合金与折叠网架结构的优点，规避了折叠网架折叠和展开过程不便利、不流畅、不同步等缺点，实现了两种不同结构的协同运作，同时为形状记忆合金在土木工程领域中的应用拓宽了道路。
[0008]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
一种自驱动的折叠网架结构，其特征在于:包括上端节点、下端节点、连接在上端节点和下端节点之间的剪式单元以及驱动所述剪式单元折叠的驱动单元，所述上端节点和下端节点均包括四个两杆连接件、四个三杆连接件以及一个四杆连接件，所述四个两杆连接件分布在一正方形的四个角上，所述三杆连接件分布在所述正方形的每条边的中点上，所述四杆连接件位于所述正方形的中心，每个三杆连接件与两侧的两杆连接件和中心的四杆连接件形成三个剪式单元的安装面，所述剪式单元为十二个，在所述每个剪式单元的安装面上安装一个所述剪式单元，所述驱动单元包括形状记忆合金伸缩件和半导体制冷片加热制冷换向电路，所述形状记忆合金伸缩件为二十四根，在每个剪式单元位于上端节点的两个端部和位于下端节点的两个端部之间分别设置一根所述形状记忆合金伸缩件，所述半导体制冷片加热制冷换向电路一端连接在上端节点中心与位于上端节点的十二根形状记忆合金伸缩件连接用于加热或制冷所述形状记忆合金伸缩件，所述半导体制冷片加热制冷换向电路的另一端连接在下端节点中心与位于下端节点的十二根形状记忆合金伸缩件连接用于加热或制冷所述形状记忆合金伸缩件。
[0009]在所述剪式单元的端部设置有耳片，在所述形状记忆合金伸缩件的端部设置有套环，所述形状记忆合金伸缩件的两端分别通过销轴销接连接在同一个剪式单元的不同耳片处。
[0010]所述形状记忆合金伸缩件由形状记忆合金弹簧与电铝丝通过绝缘带包缠并排连接，所述半导体制冷片加热制冷换向电路与电铝丝连接形成电流回路。
[0011]上端节点平面的每根形状记忆合金伸缩件内电铝丝的电流回路流向为由内至外，上端节点平面的每根形状记忆合金伸缩件内电铝丝的电流回路流向为由外至内，上端电流在边缘中点处用垂直的导线导入下端电流。
[0012]半导体制冷片加热制冷换向电路为用四个直流固态继电器构成的换向电路，其实质是电子切换开关。从控制仪表输出两种信号，一个是加热信号，一个是制冷信号。当输入加热信号时，直流固态继电器SSR1与SSR3导通，电源电压经SSR1的0UT+、0UT_，制冷片的黑端，红端，SSR3的0UT+、OUT-端到地，使制冷片在加热状态。在制冷时，直流固态继电器SSR2与SSR4导通。
[0013]本发明形状记忆合金驱动折叠网架结构，由镍钛形状记忆合金弹簧、剪式单元、两杆连接件、三杆连接件、四杆连接件、半导体制冷片加热制冷换向电路六部分组成，镍钛形状记忆合金弹簧位于剪式单元上下水平向两端头之间，镍钛形状记忆合金弹簧的套环与剪式单元的耳片通过销轴销接连接，折叠网架结构通过两杆连接件、三杆连接件、四杆连接件组合成一个机械结构，利用半导体制冷片加热制冷换向电路通过电铝丝对镍钛形状记忆合金弹簧进行升温和降温操作，改变其长度，使其产生较大的驱动力，通过耳片带动剪式单元相对运动，宏观表现为折叠网架结构的折叠和展开过程。
[0014]有益效果:
本发明提出的形状记忆合金驱动折叠网架结构，将镍钛形状记忆合金弹簧作用在折叠网架结构上，通过形状记忆合金弹簧恢复形变时产生的驱动力带动剪式单元，驱动折叠网架结构的折叠和展开。实现网架折叠展开过程的自动化，且半导体制冷片加热制冷换向电路所使用的半导体制冷片工作时没有震动、噪音、寿命长、安装容易，易于推广，适用于一般折叠网架结构中；形状记忆合金驱动的折叠网架结构可随时进行折叠和展开过程，在需要使用时可以方便地