CN102359245A - 能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构 - Google Patents

Abstract

一种能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构，其特征在于：所述波动板壳机构包括通过铰接方式依次相连的若干组条块状刚性板壳单元（4），在每一个条块状刚性板壳单元（4）底面下方通过铰接方式安装有一套用于实现相应的条块状刚性板壳单元作垂直升降运动的驱动机构（1），在每一个驱动机构底座下方分别设置有用于实现相应的驱动机构（1）作水平位移运动的直线运动副（5）。

Description

能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构

技术领域

    本发明涉及一种主要用于特种场合的地板设计，如展馆、训练场地等，也可以用于某些特殊场合的能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构。

背景技术

波动板壳机构主要用于特种场合的地板设计，如展馆、训练场地等，也可以用于某些特殊场合，由于地板的波浪起伏，给人们提供一种特异的感觉或平衡能力的锻炼。

现有技术中的板壳波浪运动轨迹的主体机构采用升降运动服产生垂直位移，以实现波幅。相邻的板壳单元之间，依据波浪形状其垂直位移并不相同，所以相邻板壳将产生不同的转角。由于该转角的存在，使得板壳单元在水平面的投影变窄，即水平投影面积比无波浪时变小，投影面积随着波浪起伏在不停的变小或变大。对于机构来说，主要矛盾就是解决面积变化问题。

 

发明内容

本发明的目的正是为了设计一种能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构。

本发明的波动板壳机构的主题思想是采用单元化的板壳阵列，产生有规律的运动组合，通过运动组合实现或近似实现各种波形的波浪运动，即采用阵列单元模拟连续的波浪起伏的运动曲面。本发明所涉及的是一维波动机构，即波动传播沿一个固定方向，在波动与传播方向形成的平面内，形成设定的各种曲线，比较典型的是近似呈正弦曲线，此类技术尚未见到相关报道。板壳单元之间采用铰链连接，除了铰链的微小间隙外，若要实现全刚性波动，此时技术关键为水平移动的补偿问题。水平位移在数值上由双侧分担，同时由于有多个波动形成波峰和波谷，水平位移将会相互抵消，补偿的位移量并不大，增加水平位移补偿后不会对波浪移动总体传播产生明显的影响。最关键的是增加一维水平移动，将升降驱动机构固定在能够自由滑动的直线导轨上。

本发明中的板壳单元通过铰链与升降驱动连接，板壳单元之间同样采用铰链连接，而升降驱动机构固定在直线导轨上；在板壳单元实现波浪升降位移时，由升降驱动机构在控制系统的指令下实现预定垂直位移，相邻板壳单元的转角由垂直位移量的差值决定，而此时产生的面积投影变化由升降驱动机构在直线导轨上相应滑动进行补偿。

转角由相邻的板壳单元升降位置所决定，这就要求每个单元的运动速度随时间的变化规律要与波浪轨迹相符合，具体的运动方程和控制将结合波浪应用场合具体确定。

从该机构设计中可以看出，一是增加一维运动自由度，二是机构依靠主运动或边界条件，实现运动的自然和谐，形成自然轨迹，自动寻求趋于理想的运动目标。

波动板壳的运动轨迹可以多种多样，以近似正弦波为例，主要包括波动周期、振幅、波长，这些参数又关联着阵列单元的运动速度、竖直位移和水平位移。这些参数的确定要依据近似程度，确定板壳细化运动单元参数，主要包括板壳阵列宽度、运动副最大位移、对应的水平移动量等。因具体参数由其应用场合决定。

具体讲，本发明的目的可通过下述具体技术措施来实现：

本发明的能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构包括通过铰接方式依次相连的若干组条块状刚性板壳单元，在每一个条块状刚性板壳单元底面下方通过铰接方式安装有一套用于实现相应的条块状刚性板壳单元作垂直升降运动的驱动机构，在每一个驱动机构底座下方分别设置有用于实现相应的驱动机构作水平位移运动的直线运动副。

本发明中所述的直线运动副是由设置在驱动机构底座下方的与直线导轨相配合的滑块组成；所述的直线运动副也可以是由设置在驱动机构底座下方的滚轮组成。

本发明中所述的驱动机构是由竖直设置的液压缸构成也可以是由连杆滑块机构、曲柄滑块机构、偏心轮机构或气缸机构中的任意一种构成。

本发明的工作原理以及有益效果如下：

由于本发明将每一个条块状刚性板壳单元通过铰接件设置在相应的升降运动副顶端，且各条块状刚性板壳单元之间采用铰链3依次联接，形成完全约束结构，升降运动副将无法产生相关运动，此时增加一维无约束直线运动副，即将升降运动副底部固结在作水平位移运动的直线运动副上，这就是本发明机构的技术关键点。

各条块状刚性板壳单元在相应的升降运动副驱动下，按程序依次进行上升或下降，同时依据相邻的单元高度变化转动，形成类似正弦曲线状的波浪曲面，各条块状刚性板壳单元之间由于连接铰链存在产生的角位移，将牵制升降运动副水平随动。此时升降运动副的水平位移将由升降运动副的升降运动（相邻升降运动副升降行程的差值）所决定，并能由小阻尼的直线运动副随动实现。这样就形成了协调的波浪起伏的运动，而板壳表面完全由刚性单元连接而成，成功地解决了表面积的变化与刚性的矛盾。多组条块状刚性板壳单元结构通过铰链联接，就形成了完整的能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构。

附图说明

图1为单个刚性单元波动板壳结构。

图2为多个刚性单元波动板壳实现的波浪结构。

具体实施方式

本发明以下将结合实例（附图）作进一步描述。

如图1、2所示，本发明的一种能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构所述波动板壳机构包括通过铰接方式依次相连的若干组条块状刚性板壳单元4，在每一个条块状刚性板壳单元4底面下方通过铰接方式安装有一套用于实现相应的条块状刚性板壳单元作垂直升降运动的驱动机构（升降运动副）1，在每一个驱动机构底座下方分别设置有用于实现相应的驱动机构1作水平位移运动的直线运动副5；其中所述的直线运动副5是由设置在驱动机构底座下方的与直线导轨相配合的滑块组成；所述的驱动机构1是由竖直设置的液压缸构成。

   本发明的机构通过驱动机构（升降运动副）1产生垂直位移，以实现波幅变动；相邻的条块状刚性板壳单元4间升降位移将产生一定差异，导致条块状刚性板壳单元4绕铰链2转动，产生相应的转角，由于该转角的存在，使得板壳单元在水平面的投影变窄，即水平投影面积比无波浪时变小，投影面积随着波浪起伏在不停的变小或变大。由于铰链3的联接作用，相邻的板壳单元之间必须产生随动，即水平位移。依据波浪形状其垂直位移并不相同，所以相邻板壳将产生不同的转角，也随之产生不同的水平位移。该位移由驱动机构（升降运动副）1在直线运动副5上自由滑动，精确的产生随动，提供水平移动的完全补偿。

所述条块状刚性板壳单元4通过铰链2与升降运动副1连接，实现了单个单元的板壳波浪运动，每组条块状刚性板壳单元4之间同样采用铰链3连接，而各驱动机构（升降运动副）1通过直线运动副5固定在同一个直线导轨上，就形成了完整的能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构，形成了连续的波浪起伏的运动轨迹。

Claims (5)

1.一种能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构，其特征在于：所述波动板壳机构包括通过铰接方式依次相连的若干组条块状刚性板壳单元（4），在每一个条块状刚性板壳单元（4）底面下方通过铰接方式安装有一套用于实现相应的条块状刚性板壳单元作垂直升降运动的驱动机构（1），在每一个驱动机构底座下方分别设置有用于实现相应的驱动机构（1）作水平位移运动的直线运动副（5）。

2.根据权利要求1所述的能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构，其特征在于：所述的直线运动副（5）是由设置在驱动机构底座下方的与直线导轨相配合的滑块组成。

3.根据权利要求1所述的能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构，其特征在于：所述的直线运动副（5）是由设置在驱动机构底座下方的滚轮组成。

4.根据权利要求1所述的能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构，其特征在于：所述的驱动机构（1）是由竖直设置的液压缸构成。

5.根据权利要求1所述的能够实现波浪运动的刚性波动板壳机构，其特征在于：所述的驱动机构（1）是由连杆滑块机构、曲柄滑块机构、偏心轮机构或气缸机构中的任意一种构成。

Images