[发明专利]可折叠的单自由度多边形棱柱结构及其工作方法

说明书

本发明涉及一种可折叠的单自由度多边形棱柱结构，包括两个左右对称的侧多边形模块、两个上下对称的底多边形模块；所述的侧多边形模块均包括两片尺寸不同且通过转动副连接的侧多边形板，且左右侧多边形模块的相邻侧多边形板之间再经转动副连接；所述的底多边形模块均包括左右对称设置的两个底多边形组件，每个底多边形组件包括两片尺寸不同且通过转动副连接的底多边形板，底多边形板均与对应侧多边形板的同底侧通过转动副连接，位于同底的两个底多边形组件之间为开合接缝。整个结构构造简单，制作方便，灵活多变，并且具有刚度大，稳定性好的优点，在航空航天，土木工程中具有重要意义和广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种可折叠的单自由度多边形棱柱结构及其工作方法。

背景技术

可展结构可通过变更自身形状适应多种工作状态，具有大折展比、便于运输和储藏等优点，不但在航空航天、土木建筑、军事工程等领域具有广阔的应用前景而且在生活和救援中具有很多应用。

多面体结构因其较好的对称性得到广泛的应用，但现有的多面体结构要么空载时体积大、不利于运输，如集装箱等；要么折叠过程复杂，自由度多，不易控制，如可折叠帐篷等。这些特点都很大程度的限制了多面体结构的应用。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种可折叠的单自由度多边形棱柱结构及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种可折叠的单自由度多边形棱柱结构，包括两个左右对称的侧多边形模块、两个上下对称的底多边形模块；

所述的侧多边形模块均包括两片尺寸不同且通过转动副连接的侧多边形板，且左右侧多边形模块的相邻侧多边形板之间再经转动副连接；

所述的底多边形模块均包括左右对称设置的两个底多边形组件，每个底多边形组件包括两片尺寸不同且通过转动副连接的底多边形板，底多边形板均与对应侧多边形板的同底侧通过转动副连接，位于同底的两个底多边形组件之间为开合接缝。

优选的，每个侧多边形模块由阶梯状侧多边形板、平板状侧多边形板组成两片侧多边形板，其中阶梯状侧多边形板均含有内、中、外三层表面，平板状侧多边形板均含有内、外两层表面；每个侧多边形板有四个连接边，连接边分布在侧多边形板的两长侧、两端侧，两长侧连接边之间互相平行，两端侧连接边之间互相平行，且所有侧多边形板的两长侧连接边之间的距离相等，两长侧连接边和两端侧连接边之间互相垂直。

优选的，在阶梯状侧多边形板中：两长侧和靠近平板状侧多边形板的端侧连接边都在板的中间层表面上，远离平板状侧多边形板的端侧连接边都在板的内层表面上；在平板状侧多边形板中：两长侧、靠近阶梯状侧多边形板的端侧连接边都在板的内层表面，远离阶梯状侧多边形板的端侧连接边都在板的外层表面；同一侧多边形模块的阶梯状侧多边形板和平板状侧多边形板的相邻端侧连接边通过转动副相互连接；不同侧多边形模块的两个阶梯状侧多边形板的相邻端侧连接边通过转动副相互连接，不同侧多边形模块的平板状侧多边形板的相邻端侧连接边通过转动副相互连接，使得两个侧多边形模块围成一个正棱柱的侧表面。

优选的，每个底多边形组件由前底多边形板、后底多边形板组成两片底多边形板；每个底多边形板有两个连接边分别为侧连接边和底连接边，都分布在板的内表面，并且所有底多边形板的两连接边所成角度相等；同一底多边形组件的前底多边形板、后底多边形板的底连接边通过转动副相互连接，使得同一底多边形模块的四个底多边形板的侧连接线始终在同一面上；前底多边形板的侧连接边均通过转动副和同侧阶梯状侧多边形板的对应长侧连接边连接，后底多边形板的侧连接边均通过转动副和同侧平板状侧多边形板的对应长侧连接边连接。

优选的，连接同一底多边形组件的前底多边形板与后底多边形板之间的转动副轴线、前底多边形板和与其连接的阶梯状侧多边形板的转动副轴线、后底多边形板和与其连接的平板状侧多边形板的转动副轴线在折叠过程中始终交于一点，该点交汇在上述两片侧多边形板的转动副轴线上端或下端。