一種可摺疊可攜式科學實驗機櫃的製作方法
2023-10-06 08:16:49
本發明涉及空間站科學實驗載體技術領域，尤其涉及一種可摺疊可攜式科學實驗機櫃。
背景技術：
空間站是不同科學領域科學實驗的公共載體，組成空間站的實驗系統分別為實驗艙，實驗櫃和實驗載荷等。其中，科學實驗櫃的主要用途是為實驗項目和有效載荷設備提供標準的機、電、熱和環境接口，便於太空飛行器實現統一的供電、信息管理、環境和溫度控制，確保設備正常可靠的工作。
目前，國際採用的機櫃er(expressrack)標準結構，提供了標準的基本機、電、熱、液結構接口，提供了通用的實驗支持能力，但該機櫃為整體剛性結構，笨重且佔用空間大，而由於空間站各艙發射承載能力限制，上行時需要保持大量閒置空間，無法對佔用空間大的機櫃進行運輸；貨船雖然具有大量的上載運輸能力，但不能運輸整櫃級大載荷，所以，對機櫃的運輸問題使得利用空間站資源環境進行科學實驗的工作受到了限制。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種可摺疊可攜式科學實驗機櫃，從而解決現有技術中存在的前述問題。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：
一種可摺疊可攜式科學實驗機櫃，包括：兩個結構相同的鏡像對稱安裝的可摺疊支架，所述可摺疊支架包括側面支架、背面支架和頂面支架，所述側面支架包括主體結構和滑動結構，所述主體結構為多根杆件組成的剪叉機構，所述杆件之間通過轉軸連接並實現轉動，所述滑動機構包括線性導軌和滑塊，所述滑塊可在所述線性導軌上滑動，所述主體結構底端的一個杆件頭通過轉軸與所述滑塊連接，所述主體結構底端的另一個杆件頭通過轉軸與所述線性導軌連接；所述背面支架為多根杆件組成的剪叉機構，所述杆件之間通過轉軸連接並實現轉動；所述側面支架和所述背面支架通過連接組件連接，所述側面支架頂端的兩個杆件頭分別通過轉軸與所述頂面支架連接，所述背面支架頂端的兩個杆件頭分別通過轉軸與所述頂面支架連接。
優選地，所述連接組件包括側面轉軸組件、背面轉軸組件和轉接頭，所述側面轉軸組件和背面轉軸組件通過所述轉接頭連接，所述連接組件為「l」型結構，所述側面轉軸組件與所述側面支架的轉軸連接，所述背面轉軸組件與所述背面支架的轉軸連接。
優選地，所述背面轉軸組件上預留有安裝面，預留的所述安裝面用於滿足外部載荷的安裝要求。
優選地，所述頂面支架包括鏤空的長方形中厚板和具有限位作用的導軌柱，所述長方形中厚板的側面和背面下方均安裝有所述導軌柱，所述導軌柱上安裝有導軌滑塊，所述導軌滑塊可在所述導軌柱上滑動，所述導軌滑塊通過轉軸分別與所述側面支架和所述背面支架的頂端杆件頭連接。
優選地，所述導軌柱的一端為圓錐型結構。
優選地，所述背面支架和所述側面支架的杆件的數量由載荷區域的標準載荷數量決定，每一所述杆件均為部分鏤空結構。
優選地，所述滑塊與動力輸入設備連接，所述動力輸入設備選自滾柱絲槓與電機或彈簧儲能裝置。
優選地，兩個所述可摺疊支架的兩個所述背面支架通過複合材料連接件連接，所述複合材料連接件分別勾住兩個所述背面支架上的轉軸。
優選地，所述複合材料連接件上預留有安裝面，預留的所述安裝面用於滿足外部載荷的安裝要求。
優選地，所述頂面支架的兩側面板上開設有螺栓孔，兩個所述可摺疊支架的兩個所述頂面支架可通過防脫螺釘插入所述螺栓孔進行連接。
本發明的有益效果是：本發明實施例提供的可摺疊可攜式科學實驗機櫃，由鏡像對稱的兩部分組成，兩部分可以各自獨立實現收攏與打開，每部分由側面支架，背面支架和頂面支架組成，側面支架與背面支架均通過杆件組成剪叉機構，從而通過連杆之間的轉動與平動實現載荷的上升與下降，進而實現實驗機櫃的展開和收攏，實現了機櫃尺寸的壓縮(由1120mm壓縮至280mm)，極大地提高了機櫃運輸的效率並解決了原機櫃尺寸較大導致的上行難題；而且簡單的機械機構設計使得摺疊機構的展開非常容易；摺疊機櫃的兩部分獨立對稱設計，使得結構更為簡單，進而使得收攏和展開便於操作；並且整體結構可以通過一個動力輸入實現結構的展開，減少了動力輸入源的數量，使得整體結構簡單，佔用空間小。
附圖說明
圖1是可摺疊實驗機櫃的收縮狀態示意圖；
圖2是可摺疊實驗機櫃的打開狀態示意圖；
圖3是側面支架結構示意圖；
圖4是連接組件結構示意圖；
圖5是頂面支架結構示意圖；
圖6是可摺疊實驗機櫃的應用效果收縮狀態示意圖。
圖中，各符號的含義如下：
1圓錐形端頭、2側面支架、3背面支架、4頂面支架、5桿件、6轉軸、7線性導軌、8滑塊、9連接組件、10側面轉軸組件、11背面轉軸組件、12轉接頭、13安裝面、14長方形中厚板、15導軌柱、16導軌滑塊、17複合材料連接件。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
為了解決現有的實驗機櫃整體剛性結構，佔用空間大且笨重無法進行運輸作為空間站的實驗機櫃的問題，本發明實施例提供了一種使用剪叉機構的摺疊機櫃，該摺疊機櫃在運輸過程中可以保持收攏狀態，使用時通過簡單的機械接口展開即可。
如圖1-6所示，本發明實施例提供了一種可摺疊可攜式科學實驗機櫃，包括：兩個結構相同的鏡像對稱安裝的可摺疊支架，所述可摺疊支架包括側面支架2、背面支架3和頂面支架4，側面支架2包括主體結構和滑動結構，所述主體結構為多根杆件5組成的剪叉機構，杆件5之間通過轉軸6連接並實現轉動，所述滑動機構包括線性導軌7和滑塊8，滑塊8可在線性導軌7上滑動，所述主體結構底端的一個杆件頭通過轉軸6與滑塊8連接，所述主體結構底端的另一個杆件頭通過轉軸6與線性導軌7連接；背面支架3為多根杆件5組成的剪叉機構，杆件5之間通過轉軸6連接並實現轉動；側面支架2和背面支架3通過連接組件9連接，側面支架2頂端的兩個杆件頭分別通過轉軸6與頂面支架4連接，背面支架3頂端的兩個杆件頭分別通過轉軸6與頂面支架4連接。
上述結構中，側面支架和背面支架的主體結構均為由多根杆件組成的剪叉機構，通過連接杆件的轉軸實現杆件之間的轉動，進而實現側面支架和背面支架的伸縮運動。
側面支架的滑動結構可實現滑塊沿導軌的平動，繼而實現整個結構的動力輸入。
背面支架無動力源，它依靠與側面支架的連接組件實現帶動。
因此，採用上述結構，將水平方向的平動轉化為整體機構在豎直方向的運動，達到整體機櫃升起的效果。這一結構穩定可靠。
本實施例中，利用剪叉機構原理(剪叉機構有著結構緊湊、運行平穩、噪聲小、頻響快、傳遞功率大、易於操作等優點，通過連杆之間的轉動與平動實現載荷的上升與下降)的收攏與展開兩個不同狀態，實現機櫃尺寸的壓縮(由1120mm壓縮至280mm)，極大地提高了機櫃運輸的效率並解決了原機櫃尺寸較大導致的上行難題；簡單的機械機構設計使得摺疊機構的展開非常容易；摺疊機櫃的兩部分獨立對稱設計，使得結構更為簡單，易於操作。
本發明實施例中，連接組件9包括側面轉軸組件10、背面轉軸組件11和轉接頭12，側面轉軸組件10和背面轉軸組件11通過轉接頭12連接，連接組件9為「l」型結構，側面轉軸組件10與側面支架2的轉軸6連接，背面轉軸組件11與背面支架3的轉軸6連接。
側面支架與背面支架採用上述結構的連接組件實現二者的連接與同步運動，其中，側面轉軸組件與側面支架各杆件上的轉軸的接口配合，起到傳遞滑塊產生的動力的作用，帶動整個連接組件在豎直方向實現平動；背面轉軸組件與背部支架各杆件上的轉軸接口配合，將力與運動傳遞到背面支架；側面轉軸組件與背面轉軸組件通過轉接頭使用螺釘固連。該連接組件的整體呈現為「l」型結構，減少了運動輸入源的數量。運動輸入源可以為側面支架的滑動結構，其中線性導軌起到運動自由度的限制作用，滑塊可在限定的方向上自由滑動，同時滑塊可以與外部動力輸入相連，由於滑塊同時與側面支架杆件相連，從而將動力輸入至側面支架的杆件上。
本發明實施例中，背面轉軸組件11上預留有安裝面13，預留的安裝面13用於滿足外部載荷的安裝要求。
在實際使用過程中，可以通過預留的安裝面，在其上進行安裝孔的設計，滿足外部載荷的安裝要求。
本發明實施例中，頂面支架4包括鏤空的長方形中厚板14和具有限位作用的導軌柱15，長方形中厚板14的側面和背面下方均安裝有導軌柱15，導軌柱15上安裝有導軌滑塊16，導軌滑塊16可在導軌柱15上滑動，導軌滑塊16通過轉軸6分別與側面支架2和背面支架3的頂端杆件頭連接。
頂面支架的主要作用是保證櫃體的包絡外形，並預留面板空間以及液路電路安放的空間，具有減重孔的板材為保證其包絡外形的主要組件。
上述結構中，側面支架頂部的兩個杆件，每個杆件的下端頭均與其他杆件連接，上端頭為自由端，成為側面支架的自由端，所以，側面支架的頂端杆件頭是指側面支架頂端的兩個杆件的自由端頭。
本實施例中，頂面的所有組件均安裝於一塊鏤空的長方形中厚板上；其中導軌柱具有限制側面支架和背面支架的剪叉機構在頂部運動自由度的作用，導軌柱通過導軌滑塊與靠近頂部的杆件(側面支架以及背面支架)通過轉軸連接，當機構展開時，杆件繞轉軸轉動，導軌滑塊沿導軌柱滑動並對頂面結構施加豎直方向的作用力，使得頂面結構上升達到展開的目的；此外，導軌柱的限位結構，起到打開狀態時的限位作用。
本實施例中，導軌柱15的一端為圓錐型結構。
通過採用這種結構的導軌柱，可以實現導軌柱的限位作用，限制導軌滑塊在導軌柱上的滑動位置，進而限制實驗機櫃打開狀態時上升的高度。
本實施例中，背面支架3和側面支架2的杆件的數量由載荷區域的標準載荷數量決定，每一桿件6均為部分鏤空結構。
本發明實施例中，背面支架和側面支架均採用八根杆件進行連接，形成剪叉機構，在實際使用過程中，杆件的數量可以由載荷區域的標準載荷數量決定。
對於杆件採用部分鏤空結構，可以減輕杆件的重量，進而減輕整體實驗機櫃的重量。
本實施例中，滑塊8與動力輸入設備連接，所述動力輸入設備選自滾柱絲槓與電機或彈簧儲能裝置。
通過在滑塊上接入動力輸入設備，可以實現滑塊的沿線性導軌的平動，繼而實現整個結構的動力輸入。
動力輸入可選用滾柱絲槓與電機或彈簧儲能裝置，其優點為運動穩定且可靠，動力源選擇較多且便於設計，這一選擇可根據使用環境做出。
本實施例中，兩個所述可摺疊支架的兩個背面支架3通過複合材料連接件17連接，複合材料連接件17分別勾住兩個背面支架3上的轉軸。
採用上述結構，可以通過張力對兩個可摺疊支架的兩個背面支架實現拉緊，通過複合材料連接件的高剛度使得結構穩定。
本實施例中，複合材料連接件17上預留有安裝面13，預留的安裝面13用於滿足外部載荷的安裝要求。
本實施例中，頂面支架4的兩側面板上開設有螺栓孔，兩個所述可摺疊支架的兩個頂面支架4可通過防脫螺釘插入所述螺栓孔進行連接。
兩個可摺疊支架在均打開之後，可以通過頂面支架上預留的螺栓孔位，以防脫螺釘進行固定連接，從而實現實驗機櫃頂部的固定。
另外，通過在頂面支架的兩側面板上開設螺栓孔，也可以起到減重的作用，同時，還可以開設減重孔，以減輕頂面支架的重量，進而減輕整體機櫃的重量，提高運輸效率。
通過採用本發明公開的上述技術方案，得到了如下有益的效果：本發明實施例提供的可摺疊可攜式科學實驗機櫃，由鏡像對稱的兩部分組成，兩部分可以各自獨立實現收攏與打開，每部分由側面支架，背面支架和頂面支架組成，側面支架與背面支架均通過杆件組成剪叉機構，從而通過連杆之間的轉動與平動實現載荷的上升與下降，進而實現實驗機櫃的展開和收攏，實現了機櫃尺寸的壓縮(由1120mm壓縮至280mm)，極大地提高了機櫃運輸的效率並解決了原機櫃尺寸較大導致的上行難題；而且簡單的機械機構設計使得摺疊機構的展開非常容易；摺疊機櫃的兩部分獨立對稱設計，使得結構更為簡單，進而使得收攏和展開便於操作；並且整體結構可以通過一個動力輸入實現結構的展開，減少了動力輸入源的數量，使得整體結構簡單，佔用空間小。
本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
本領域人員應該理解的是，上述實施例提供的方法步驟的時序可根據實際情況進行適應性調整，也可根據實際情況並發進行。
上述實施例涉及的方法中的全部或部分步驟可以通過程序來指令相關的硬體來完成，所述的程序可以存儲於計算機設備可讀取的存儲介質中，用於執行上述各實施例方法所述的全部或部分步驟。所述計算機設備，例如：個人計算機、伺服器、網絡設備、智能移動終端、智能家居設備、穿戴式智能設備、車載智能設備等；所述的存儲介質，例如：ram、rom、磁碟、磁帶、光碟、快閃記憶體、u盤、移動硬碟、存儲卡、記憶棒、網絡伺服器存儲、網絡雲存儲等。
最後，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發明的保護範圍。