CN111173870A - 一种含间隙结构的筒型折纸回弹机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种含间隙结构的筒型折纸回弹机构，所述筒型折纸回弹机构由平面材料按照特定设计的折痕折叠而成，具有一定的刚度和弹性，当所述筒型折纸回弹机构受到轴向的挤压时，沿轴线方向产生压缩变形，同时产生回弹力。本发明的回弹机构结构新颖，制作简单方便，成本较低，机械性能好，方便运输。

Description

一种含间隙结构的筒型折纸回弹机构

技术领域

本发明涉及一种回弹机构，尤其是一种含间隙结构的筒型折纸回弹机构。

背景技术

在机械零件、建筑装备、精密电子仪器等领域中，需要大量的回弹机构。回弹机构通过改变结构的位移方向，可以保证机械的正常运转，或者起到恢复原状、保证安全的作用，现有的回弹结构主要通过弹簧或机械结构得以实现，而这些结构在一定程度上存在难以保证使用寿命，不能满足多种场合的使用，且成本较大等问题。

折纸结构作为一种新型的空间结构，近些年来，自刚性折纸衍生出来的可折叠结构在不同的领域都有着广泛的运用。其所具有的独特的压缩和展开状态，使得它所形成的不同装置无论在加工、运输、组装还是在使用和回收方面都有着独特的优势，所以折纸结构被广泛运用于医疗、建筑和机械等不同的领域。相比于其他形状的折纸结构，筒状折纸结构通过筒状的外形，使得它的受力更加均匀，材料使用更加完全，能够被广泛地运用在建筑、机械等领域。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种含间隙结构的筒型折纸回弹机构，筒型折纸回弹机构本身具有一定的弹性，在被压缩后能产生回弹力并自然回弹，起到类似于弹簧回弹的效果。具体技术方案是：

一种含间隙结构的筒型折纸回弹机构，所述筒型折纸回弹机构由平面材料按照特定设计的折痕折叠而成，具有一定的刚度和弹性，当所述筒型折纸回弹机构受到轴向的挤压时，沿轴线方向产生压缩变形，同时产生回弹力；

所述筒型折纸回弹机构在周向为周期性重复结构，其每个单元中有两类顶点，分别为向外凸的凸顶点和向内凹的凹顶点，所述凸顶点和凹顶点交错排列；由某个顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为同一类别，另一条为相对类别；对于所述凸顶点，三条同一类别的折痕为折脊，另一条为折谷，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为α，对应角度较大的为180°-α；对于所述凹顶点，三条同一类别的折痕为折谷，另一条为折脊，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为β，对应角度较大的为180°-β；α和β都是锐角，且α>β。

进一步地，所述的筒型折纸回弹机构包括间隙结构，所述间隙结构通过将所述折纸结构的顶点向内翻折实现，从而增加折纸折痕的数目，增加所述的筒型折纸回弹机构的刚度和回弹性能。

进一步地，所述筒型折纸回弹机构展开为平面构型，且所述筒型折纸回弹机构的折叠和展开操作都是可逆的，所有相交折痕所形成的夹角在展开和折叠的过程中均保持不变；折痕两侧的平面所形成的二面角，在折叠和展开的过程中，二面角发生改变，当二面角为0°时，所述筒状回弹机构完全折叠，当二面角为180°时，所述筒状回弹机构完全展开。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的含间隙结构的筒型折纸回弹机构，具有较好的回弹性能，对外力有缓冲和抗震效果；

(2)本发明通过间隙结构通过增加折痕数目来提升结构回弹性能，调整结构刚度，适应多种不同刚度要求的工况；

(3)本发明结构新颖，制作简单方便，成本较低，结构机械性能好，方便运输。

附图说明

图1是本发明的纸基模型图。

图2是本发明的平面折痕图，其中实线代表折脊，虚线代表折谷，下同。

图3a与图3b分别是本发明的凸顶点单元和凹顶点单元详图。

图4是间隙结构折痕详图。

图5是本发明的回弹机构应用在一个工作缸中的应用场景，分别是：

a是筒状回弹机构构伸展状态时的示意图。

b是筒状回弹机构受到压缩时的示意图。

图中标号：1-活塞；2-活塞缸；3-筒状回弹机构。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的含间隙结构的筒型折纸回弹机构的纸基模型，是由平面材料按照特定设计的折痕折叠而成，具有一定的刚度和弹性，当所述筒型折纸回弹机构受到轴向的挤压时，沿轴线方向产生压缩变形，同时产生回弹力；

所述筒型折纸回弹机构在周向为周期性重复结构，本发明的回弹机构的具体平面折痕图见图2，除了边缘以外，实线代表折脊，即折叠后该折痕处是向上凸的，呈山脊状，虚线代表折谷，即折叠后该折痕处是向下凹的，呈山谷状。需要指出的是，折脊与折谷是相对的，从一面看是折脊的折痕在另外一面就是折谷，此处折脊和折谷均按照在面对筒状结构外表面的情况下确定。所述筒型折纸回弹机构中有两类顶点，分别为向外凸的凸顶点和向内凹的凹顶点，所述凸顶点和凹顶点交错排列，两类顶点的单元详图见图3；由某个顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为同一类别，另一条为相对类别；对于所述凸顶点，三条同一类别的折痕为折脊，另一条为折谷，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为α，对应角度较大的为180°-α；对于所述凹顶点，三条同一类别的折痕为折谷，另一条为折脊，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为β，对应角度较大的为180°-β；α和β都是锐角，且α>β。

本发明的筒型折纸回弹机构为带有间隙结构的折纸结构，间隙结构是加在折纸结构的凸顶点和凹顶点上的小型区域结构，其折痕图见图4，间隙结构通过将所述筒型折纸回弹机构的顶点向内翻折实现，它通过增加折痕数目来提升结构回弹性能，调整结构刚度。

本发明的回弹机构可以用在多种应用场景下，如阻尼器、防撞等等各种需要缓冲或吸收能量的地方，图5为本发明的一种应用示例，将含间隙结构的筒型折纸回弹机构3放置于活塞缸2中，筒型折纸回弹机构3的两端分别与活塞缸2底部和活塞1连接，在初始状态下，活塞1被筒型折纸回弹机构3顶在活塞缸2上部，当活塞1受到外界荷载作用产生沿筒型折纸回弹机构3轴向的力，外界需回弹的装置与活塞1一起发生向下的位移，使得筒型折纸回弹机构3压缩，产生回弹力，活塞1与外界装置继续向下运动，当压缩到一定程度，活塞1和外界装置速度降为零，此时筒型折纸回弹机构3回弹力最大，筒型折纸回弹机构3开始回弹，从而使得活塞1和外界需回弹的装置产生相反的速度，发生与初始相反的位移，达到回弹的效果。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种含间隙结构的筒型折纸回弹机构，其特征在于，所述筒型折纸回弹机构由平面材料按照特定设计的折痕折叠而成，具有一定的刚度和弹性，当所述筒型折纸回弹机构受到轴向的挤压时，沿轴线方向产生压缩变形，同时产生回弹力。

所述筒型折纸回弹机构在周向为周期性重复结构，其每个单元中有两类顶点，分别为向外凸的凸顶点和向内凹的凹顶点，所述凸顶点和凹顶点交错排列；由某个顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为同一类别，另一条为相对类别；对于所述凸顶点，三条同一类别的折痕为折脊，另一条为折谷，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为α，对应角度较大的为180°-α；对于所述凹顶点，三条同一类别的折痕为折谷，另一条为折脊，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为β，对应角度较大的为180°-β；α和β都是锐角，且α>β。

2.根据权利要求1所述的含间隙结构的筒型折纸回弹机构，其特征在于，所述的筒型折纸回弹机构包括间隙结构，所述间隙结构通过将所述折纸结构的顶点向内翻折实现，从而增加折纸折痕的数目，增加所述的筒型折纸回弹机构的刚度和回弹性能。

3.根据权利要求2所述的含间隙结构的筒型折纸回弹机构，其特征在于，所述筒型折纸回弹机构展开为平面构型，且所述筒型折纸回弹机构的折叠和展开操作都是可逆的，所有相交折痕所形成的夹角在展开和折叠的过程中均保持不变；折痕两侧的平面所形成的二面角，在折叠和展开的过程中，二面角发生改变，当二面角为0°时，所述筒状回弹机构完全折叠，当二面角为180°时，所述筒状回弹机构完全展开。

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