西北工业大学葛文杰获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种具有长度自适应功能的集中柔度式柔顺铰链设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115758597B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211230703.4,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权一种具有长度自适应功能的集中柔度式柔顺铰链设计方法是由葛文杰;唐双全;张永红;张宏智;王淼设计研发完成,并于2022-10-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种具有长度自适应功能的集中柔度式柔顺铰链设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种具有长度自适应功能的集中柔度式柔顺铰链设计方法,首先构建集中柔度式柔顺铰链的结构,然后建立集中柔度式柔顺铰链的原理模型,接下来计算簧片的圆弧长度以及簧片的总长;接着证明柔顺铰链在转动之后,柔顺铰链的末端平齐,即证明柔顺铰链的长度自适应功能;最后对集中柔度式柔顺铰链进行强度分析。本发明能够改善普通平板型叠层柔顺铰链在转动变形时彼此之间会产生运动不协调和疲劳强度低等问题。
本发明授权一种具有长度自适应功能的集中柔度式柔顺铰链设计方法在权利要求书中公布了:1.一种具有长度自适应功能的集中柔度式柔顺铰链设计方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:构建集中柔度式柔顺铰链的结构,包括叠层簧片、两个相同的固定轴组、簧片固定板、第一铰链结构和第二铰链结构; 所述叠层簧片一端被一个固定轴组固定并卡入第一铰链结构,叠层簧片另一端被另一个固定轴组固定并卡入第二铰链结构;所述叠层簧片中部各层簧片被簧片固定板固定; 每个固定轴组包括一个第一固定轴和两个第二固定轴;所述叠层簧片在两个端部各形成一个封闭的环,所述第一固定轴插入环中,第一固定轴两端固定在第一铰链结构或第二铰链结构上;两个第二固定轴在叠层簧片左右两侧与第一固定轴同时作用在叠层簧片上夹紧叠层簧片; 当集中柔度式柔顺铰链使用在机翼上时,所述第一铰链结构用于连接机翼主驱动杆;所述第二铰链结构包括铰链上盖及铰链下盖,铰链上盖与机翼结构的长桁连接,铰链下盖用于固定第一固定轴; 在机翼主驱动杆转动时,第一铰链结构带动叠层簧片转动,由于具有长度自适应性,每层簧片转动后的伸长量相同,叠层簧片簧片之间产生的力和力矩作用于第二铰链结构,从而使从机翼动杆发生转动; 步骤2:建立集中柔度式柔顺铰链的原理模型; 在集中柔度式柔顺铰链的结构几何模型中,设第一固定轴的半径R与叠层簧片厚度之和为Rj,第二固定轴的半径r与叠层簧片厚度之和为rj,C表示簧片预留长度,C1表示铰链转动角度θ后直线部分簧片长度; 假设柔顺铰链由i层厚度为δmm弹簧钢片组成,则在几何模型中的各参数满足以下关系: 式中,α为第一固定轴圆心与第二固定轴圆心连线和两个第二固定轴圆心连线之间的夹角;β为第一固定轴圆心分别与两个第二固定轴圆心连线的夹角的二分之一;lm为第一固定轴圆心与第二固定轴圆心的距离,ln为两个第二固定轴圆心的距离;lr和lR分别表示圆心角α和2π-2β对应的圆弧段长度;li表示第i层簧片对应的长度; 步骤3:根据公式1至9计算可得圆心角α、β对应第i条簧片的圆弧长度以及第i条簧片的总长; 步骤4:柔顺铰链在转动之后,柔顺铰链的末端平齐,即证明柔顺铰链的长度自适应功能; 由于圆心角α、β的圆弧段弹簧片的长度lm、ln不变,则第i条弹簧片在转动之后的伸长量为: 式中:n表示柔顺铰链的叠层数; 由式13可知,当柔顺铰链的结构参数已经确定,即r和δ为常数,则柔顺铰链的每条簧片伸长量只与柔顺铰链的叠层数和转角有关,与变量i无关,即每条弹簧片在转动之后的伸长量都相等;又因为柔顺铰链在转动之前,每条弹簧片的末端是平齐的,所以当伸长量相同时,柔顺铰链在转动之后的末端平齐,即证明柔顺铰链的叠层弹簧钢片具有长度自适应功能; 步骤5:集中柔度式柔顺铰链的强度分析; 叠层柔顺铰链能承受的最大拉力为: 式中:A表示簧片弹簧钢的横截面积,A=Bnδ,B表示弹簧钢的宽度;[σ]表示弹簧钢的抗拉强度; 在考虑安全系数的情况下,柔顺铰链的叠层簧片所能承受的最大拉力为: 式中:S1表示安全系数。
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