基于形狀記憶效應(yīng)的智能蒙皮驅(qū)動裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能蒙皮驅(qū)動裝置，具體講是一種基于形狀記憶效應(yīng)的智能蒙皮驅(qū)動裝置，屬于航空航天領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]變體飛行器作為一種多形態(tài)飛行器，具有大空域范圍的良好飛行性能，獲得了傳統(tǒng)的固定翼飛行器所沒有的特性，成為新一代航空航天飛行器突破性發(fā)展的基礎(chǔ)。變體機(jī)翼作為變體飛行器的重要組成部分，通過飛行過程中翼型的變化實(shí)現(xiàn)氣動性能的優(yōu)化，從而達(dá)到提高飛行性能和多任務(wù)執(zhí)行效率的目的。自上世紀(jì)90年代起世界上許多國家包括美國、加拿大、意大利、法國、韓國等均在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量的投入和研宄。我國的北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)也進(jìn)行了積極的探索并取得了一定的研宄成果。小變形、單自由度變化的柔性結(jié)構(gòu)蒙皮主要用于翼型橫截面的改變或后緣的彎曲，如，加拿大魁北克大學(xué)采用碳纖維/凱夫拉爾增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料制作柔性蒙皮，通過對其彎曲性能的研宄，獲得翼型截面的變形效果。英國布里斯托大學(xué)研宄了多穩(wěn)態(tài)非對稱復(fù)合材料蒙皮在不同平衡條件下的穩(wěn)態(tài)形狀，通過對溫度激勵(lì)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一穩(wěn)態(tài)的變化。南京航空航天大學(xué)采用半圓形波紋式樹脂基復(fù)合材料制備的柔性結(jié)構(gòu)蒙皮，利用波紋變形的累積效應(yīng)實(shí)現(xiàn)彎曲的變形。由于該類蒙皮主要采用纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，具有較大的剛度，在承受氣動載荷方面具有一定的優(yōu)勢；但對驅(qū)動系統(tǒng)的功率要求較高，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀(或多自由度)的變化且變形量小，這些都是變體機(jī)翼柔性蒙皮研宄中的瓶頸。因此如何獲得多自由度、大變形的柔性蒙皮，并滿足飛行過程中翼型對蒙皮性能的要求具有重要的研宄價(jià)值。
[0003]針對大變形的難題，一種基于智能材料的大變形柔性蒙皮在過去數(shù)年成為了研宄熱點(diǎn)。該類蒙皮材料可在溫度或光等外部因素的激勵(lì)下通過內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生宏觀形狀變化。研宄人員最近提出了另一種新型的大變形柔性結(jié)構(gòu)蒙皮，由于該類柔性結(jié)構(gòu)蒙皮需在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下才可獲得大的形狀變化，因而稱作被動大變形柔性蒙皮。將這類蒙皮與驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)合后即可獲得如翼型橫截面面積、前后緣彎度、翼展、后掠角等不同翼型的大尺度變化。
[0004]在研宄大柔性蒙皮過程中，近年來部分學(xué)者采用了柔性胞狀材料為支撐體，以彈性基材料為蒙皮表層的實(shí)現(xiàn)方案。采用的智能蒙皮胞狀支撐結(jié)構(gòu)具有零泊松比或負(fù)泊松比的特性，即可在縱向拉伸或壓縮時(shí)，橫向維度保持不變甚至伸長。這樣的方案可以很好的滿足變體機(jī)翼大變形的要求。但是與此同時(shí)，設(shè)計(jì)出合適的智能蒙皮胞狀支撐結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)也成為一大難題。
[0005]國內(nèi)目前已經(jīng)在變體機(jī)翼和智能蒙皮的研宄工作中取得許多突破，但是在現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道中，國內(nèi)鮮有將驅(qū)動機(jī)構(gòu)和智能蒙皮結(jié)構(gòu)結(jié)合的文獻(xiàn)報(bào)道。在國外的文獻(xiàn)報(bào)道中，關(guān)于智能蒙皮的研宄多處于理論預(yù)研階段。國外部分學(xué)者已經(jīng)在大變形智能蒙皮中取得進(jìn)展，并設(shè)計(jì)出驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。期刊:Journal of Intelligent Materials Systems andStructures，2009年，20卷16期，頁碼:1969 - 1985，文獻(xiàn)報(bào)道中可以看出，目前的驅(qū)動機(jī)構(gòu)往往存在著機(jī)械結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜，驅(qū)動機(jī)構(gòu)對蒙皮增重較多卻不能提高蒙皮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的能耗較高并且驅(qū)動條件復(fù)雜，只能實(shí)現(xiàn)單向驅(qū)動等種種不利之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、可以進(jìn)行雙向驅(qū)動且能增加蒙皮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基于形狀記憶效應(yīng)的智能蒙皮驅(qū)動裝置。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種基于形狀記憶效應(yīng)的智能蒙皮驅(qū)動裝置，包括基座、絕緣滑輪、絕緣滑塊和SMA絲，所述絕緣滑輪至少為兩個(gè)且為偶數(shù)，所述絕緣滑輪間隔安裝基座的一側(cè)，所述絕緣滑塊與絕緣滑輪數(shù)量對應(yīng)且平行設(shè)置在基座上；所述每個(gè)絕緣滑塊均連接兩根SMA絲，兩根SMA絲的一端固定在基座與絕緣滑輪位置對應(yīng)的另一側(cè)上，其中任意一根SMA絲另一端與絕緣滑塊直接連接，另一根SMA絲的另一端繞過絕緣滑輪與絕緣滑塊連接。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:(I)、與其他的智能蒙皮驅(qū)動機(jī)構(gòu)相比，該驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊、雙線程驅(qū)動，可以為智能蒙皮結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)定可靠的驅(qū)動力；(2)、利用形狀記憶合金絲材料作為驅(qū)動元件，其驅(qū)動條件僅為低壓直流電，驅(qū)動條件簡單、安全，驅(qū)動響應(yīng)快，驅(qū)動力大，驅(qū)動機(jī)構(gòu)所需能耗較小，節(jié)能環(huán)保且無噪音、無污染；(3)、本發(fā)明中的SMA絲和基座也可提高蒙皮結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。
[0009]作為改進(jìn)，絕緣滑輪之間相對齊，這樣可以使驅(qū)動控制更加精準(zhǔn)，裝置響應(yīng)速度更快。
[0010]作為改進(jìn)，絕緣滑輪與SMA絲固定端之間的基座上設(shè)有導(dǎo)軌，所述絕緣滑塊的底部設(shè)有與導(dǎo)軌相配合的凹槽，可以使用絕緣滑輪的滑動更加穩(wěn)定可靠。
[0011]作為改進(jìn)，所述絕緣滑輪為陶瓷滑輪，可以保證滑輪的絕緣性，同時(shí)能使滑輪不被SMA絲的拉力破壞且滑輪的阻力相對較小。
[0012]作為改進(jìn)，所述基座和絕緣滑塊均采用長玻纖增強(qiáng)塑料，在保證強(qiáng)度的同時(shí)其密度較低，降低整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
[0013]本發(fā)明的驅(qū)動原理為:形狀記憶合金的單程形狀記憶效應(yīng)，即對處于馬氏體狀態(tài)的合金施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，卸除外力后，則塑性變形被保留下。對形狀記憶合金進(jìn)行加熱，則可回復(fù)到變形前的狀態(tài)。此后，再對形狀記憶合金進(jìn)行冷卻，則沒有形狀的改變。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明基于形狀記憶效應(yīng)的智能蒙皮驅(qū)動裝置整體結(jié)構(gòu)圖；
圖2為安裝智能蒙皮胞狀結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為滑塊結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖中(a)立體圖、(b)正視圖、(C)側(cè)視圖、⑷俯視圖；
圖4為底座結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]如圖1、4所示，本發(fā)明基于形狀記憶效應(yīng)的智能蒙皮驅(qū)動裝置，包括基座1、陶瓷滑輪3、滑塊4、第一 SMA絲7、第二 SMA絲8、第三SMA絲9和第四SMA絲10?；鵌采用采用長玻纖增強(qiáng)塑料加工，其強(qiáng)度高、密度較低，可降低整體裝置的質(zhì)量?；鵌的兩側(cè)分別設(shè)有邊堰2，其中右側(cè)的邊堰2上設(shè)有兩個(gè)間隔的陶瓷滑輪安裝孔，左側(cè)的邊堰2上設(shè)有兩組SMA絲固定點(diǎn)，SMA絲固定點(diǎn)與陶瓷滑輪安裝孔對齊，兩者之間的基座體上設(shè)有導(dǎo)軌5。左側(cè)的邊堰2同時(shí)設(shè)有用于與智能蒙皮胞狀結(jié)構(gòu)連接螺孔。
[0017]陶瓷滑輪3為兩個(gè)，通過螺絲安裝在基座右側(cè)的邊堰2上。采用陶瓷滑輪，可以保證滑輪的絕緣性，同時(shí)能保證滑輪不被SMA絲的拉力破壞；同時(shí)，陶瓷滑輪3的阻力相對較小，可減少與SMA絲摩擦，保證SMA絲的