【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 式折疊結(jié)構(gòu)中卷式折疊形態(tài)往往是從厚度很小的面形態(tài)通過(guò)卷的動(dòng)作最后成為圓柱體，如圖 41 所示 圖 41 卷式折疊變化規(guī)律 折式折疊結(jié)構(gòu) 分為一折兩折和多折，其本質(zhì)是基本的 一折式 折疊的 串聯(lián)。根據(jù)組成構(gòu)件的形態(tài)的不同，折疊后的形態(tài)也相應(yīng)不同，如圖 42 所示是 串聯(lián)的 三折式折疊變化規(guī)律。 圖 42 充氣式折疊結(jié)構(gòu)排除氣體后往往可根據(jù)需要進(jìn)行折疊，沒(méi)有固定的規(guī)律，所以在這里不作分析。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 7 扇形折疊結(jié)構(gòu)形態(tài)變化規(guī)律 扇形折疊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 式 利用形態(tài)相似的構(gòu)件通過(guò)一定的連接（軸）達(dá)到構(gòu)件 （股）的折 疊 ，各個(gè)股單元可以實(shí)現(xiàn)繞固定的端點(diǎn)旋轉(zhuǎn)， 根據(jù)打開(kāi)的程度可以形成不同扇形直至圓形，實(shí)現(xiàn)有線到面的 變化。 如圖 43 所示。 圖 43 扇形折疊變化規(guī)律 風(fēng)箱形折疊結(jié)構(gòu)形態(tài)變化規(guī)律 風(fēng)箱形折疊分為旋轉(zhuǎn)式和平行式，旋轉(zhuǎn)式折疊 根據(jù)構(gòu)件的形態(tài)的不同 ， 收起后形態(tài)也有所不同， 但 收起后形態(tài) 往往 是單個(gè)單元的形態(tài)，打開(kāi)后能夠形成一定的空間結(jié)構(gòu)。如圖 44 所示。 平行式折疊 組成構(gòu)件往往形態(tài)相似， 由許多圓形或方形單元并列組成，打開(kāi)后成為空間結(jié)構(gòu)。 通過(guò)一側(cè)的擠壓也可以形成一定角度的旋轉(zhuǎn)。 如圖 45所示。 圖 44 旋轉(zhuǎn) 式 變化規(guī)律 內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 8 圖 45 平行式變化規(guī)律 可展網(wǎng)架折疊結(jié)構(gòu)形態(tài)變化規(guī)律 由桿系構(gòu)成的可展折疊結(jié)構(gòu)的基本組成為剪式單元 , 它由桿 件 組成 , 每個(gè)桿有三 個(gè) 節(jié) 點(diǎn) , 兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)與相鄰單元鉸接 , 中部節(jié)點(diǎn)采用樞軸連接 , 可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)基本剪式單元的不同組合 , 可形成各種基本結(jié)構(gòu) , 進(jìn)而構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)的形狀完全由剪式單元的幾何參數(shù)決定 , 即桿件長(zhǎng)度樞軸連接點(diǎn)位置。 如同其它幾種折疊結(jié)構(gòu)一樣，可展網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也可以看作是由很多基本的折單元排列組合而成。這里我們主要分析幾種有規(guī)律的變化結(jié)構(gòu)。 (1)各桿長(zhǎng)度相同 , 樞軸連接點(diǎn)位置在各桿中心點(diǎn) , 展開(kāi)后形狀如圖 46 中 A 所示； (2)各桿長(zhǎng)度相同 , 樞軸連接點(diǎn)位置不在桿件中心 , 展開(kāi)后有曲率存在 , 如圖46 中 B 所示； (3)各桿長(zhǎng)度不同 , 樞軸連接點(diǎn)位置位于桿件中點(diǎn) ,如圖 46中 C是有兩種長(zhǎng)度時(shí)展開(kāi)后的狀態(tài)。 (4)各桿長(zhǎng)度 不固定 、樞軸連接點(diǎn)位 于中心點(diǎn) , 展開(kāi)后形狀如圖 46 中 D 所示 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 9 圖 46 變化規(guī)律 剪式單元中的剪桿不一定為直桿 , 在空間狀態(tài)下也可為廣義下的曲桿單元 ，如圖47 所示 。 圖 47 曲柄剪式單元 內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 10 第 五 章 折疊結(jié)構(gòu)的 適用條件 分析 折疊 產(chǎn)品的主輔功能界定 產(chǎn)品的功能可以理解為產(chǎn)品的功效，產(chǎn)品功能定義就是對(duì)產(chǎn)品的需求信息或效能， 用科學(xué)準(zhǔn)確簡(jiǎn)潔明確的語(yǔ)言進(jìn)行抽象的描述。按功能的重要程度，功能可分為基本功能（主要功能）和輔助功能。主要功能是產(chǎn)品的主體功能，也是產(chǎn)品存在的基本條件，是消費(fèi)者購(gòu)買產(chǎn)品的基本原因。如手表的主要功能是 顯示 時(shí)間；電燈的基本功能是 發(fā)光照明等等。輔助功能是對(duì)主要功能起支持、保證和完善作用，輔助功能與主要功能并存，它可以使產(chǎn)品的主要功能更加完善，屬于錦上添花的功能，如果沒(méi)有它，產(chǎn)品并不會(huì)失去基本的使用價(jià)值 【 1】 ，所以，產(chǎn)品具有的折疊功能只能算作是該產(chǎn)品的輔助功能，但往往是消費(fèi)者做出決定的關(guān)鍵因素。 產(chǎn)品優(yōu)化的方法中很重要方法的就是輔助功能的設(shè)計(jì)，所以折疊功能的好壞將直接影響該產(chǎn)品的整體印象。 折疊 產(chǎn)品 的優(yōu)越性分析 首先 ， 折疊產(chǎn)品能夠節(jié)省和最有效利用空間， 折疊產(chǎn)品對(duì)工廠、商店的倉(cāng)庫(kù)、旅館、飯店、體育館及住房空間最有效利用具有特殊意義 。 例如常見(jiàn)的鋼折椅 ,展開(kāi)時(shí)尺寸為 83 cm 50 cm 40 cm ,而折后僅占前者體積的 1/ 7. 3。 第二， 攜帶方便 ， 一些產(chǎn)品由于特殊要求需設(shè)計(jì)得小巧輕便 、 攜帶方便 ,折疊產(chǎn)品是滿足這一要求的好形式 。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念往往追求輕薄短小，除了材料和工藝外，折疊是最好的手段。 50 cm 半徑的旅行傘可將傘骨對(duì)折收攏直徑僅 4. 5 cm ,長(zhǎng) 30 cm 左右 ,可放入袋中 。 折扇、折疊自行車、折疊衣架及很多旅游用具都具有這個(gè)特點(diǎn) 。 第三， 安全 性提升， 一些利器 (刀、針、剪刀等 ) 經(jīng)過(guò)折疊處理后不但縮小了所占空間 ,而 且隱藏了鋒利部分 ,保證了攜帶的安全 。 第四， 節(jié)省原材料 ， 一般折疊產(chǎn)品較小 ,可以廣泛使用短小材料 ,節(jié)省原材料 ,也便于自己制作 。 普通組合小刀一柄多用比一刀一柄要節(jié)省材料 。 【 1】 產(chǎn)品的主輔功能及功能優(yōu)化設(shè)計(jì)；聞邦椿 劉樹(shù)英 李小彭；第 17 頁(yè) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 11 第五， 便于歸類和使用 ， 機(jī)械工人用 的 標(biāo)準(zhǔn)卡扳 ,采用扇形結(jié)構(gòu)可以按規(guī)格排列 ,不但不易散失 ,而且能提高工作效率 。 折疊 結(jié)構(gòu) 的適用條件分析 折疊產(chǎn)品是精妙的人造產(chǎn)品，它們有兩種狀態(tài)：折疊著的被動(dòng)狀態(tài)和展開(kāi)著的積極狀態(tài)。它們可大可小、可闊可縮，一切都取決于功能的需要。折疊無(wú)處不在，而一個(gè)真正的折疊物品必須是能被重復(fù)使用的。 有些折疊產(chǎn)品不是 單 純?yōu)榱朔奖銛y帶、搬運(yùn)等，如調(diào)節(jié)式座椅主要是通過(guò)靠背、座面、座高的折動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)坐姿的角度，乃至躺、臥的狀態(tài)，以滿足各種不同的使用需要，這是以人在不同的使用狀態(tài)中的不同需求作為出發(fā)點(diǎn)的，通常應(yīng)用在汽車、火車、飛機(jī)等交通工具上，在人長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)環(huán)境中，提供工作和休息兩種使用狀態(tài)。 這種折疊產(chǎn)品通過(guò)折疊結(jié)構(gòu)的運(yùn)用能夠達(dá)到折疊的目的，但是折疊的目的不是為了節(jié)省空間，所以只能算作是準(zhǔn)折疊產(chǎn)品，這里我們不做主要探討。 折疊 結(jié)構(gòu)從展開(kāi)、施加預(yù)應(yīng)力成形到荷載態(tài)是一個(gè)既包括彈性變形又包括剛體位移，既有線形又有非線性的復(fù)雜過(guò)程。從 折 疊 結(jié)構(gòu)的工作過(guò)程來(lái)分， 折疊 結(jié)構(gòu)的分析、設(shè)計(jì)包括三部分 ： 保證結(jié)構(gòu)能夠順利展開(kāi)的幾何設(shè)計(jì) ；折疊 結(jié)構(gòu)展開(kāi)過(guò)程中對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)體系的運(yùn)動(dòng)路徑的設(shè)計(jì)與控制 ； 保證體系能夠按著預(yù)定的軌道運(yùn)動(dòng)，并將約束反力控制在合理的范圍內(nèi)處于工作狀態(tài)的 折疊 結(jié)構(gòu)在荷載作用下的受力分析。 折疊結(jié)構(gòu)的運(yùn)用不是任意的，在材料、形態(tài)等因素的約束下，根據(jù)具體的設(shè)計(jì)目的往往有一種到兩種折疊結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，所以對(duì)于各種折疊結(jié)構(gòu)適用性的總結(jié)歸納對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)有很大的指導(dǎo)作用。 結(jié)構(gòu)適用條件 首先卷折式折疊適用于那些形態(tài)由桿系或 面系的單元組成 的產(chǎn)品， 卷折式折疊結(jié)構(gòu)又可分為卷和折，其中卷式折疊結(jié)構(gòu)適用于那些外部結(jié)構(gòu)采用可以卷曲的材料，內(nèi)部結(jié) 構(gòu)可以在預(yù)定方向上卷曲而不影響其發(fā)揮功能和零件效率的情況 ， 現(xiàn)在由于科技的進(jìn)步，很多電子產(chǎn)品都能夠進(jìn)行折疊變換，如液晶屏的卷折，軟鍵盤(pán)的卷折等等，內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 12 但由于材料和工藝的限制，卷式折疊的應(yīng)用范圍相對(duì)狹小。 折 式折疊結(jié)構(gòu) 又可分為 一折、 兩折和多折，往往應(yīng)用于桿系或面系單元的折疊，因?yàn)椴皇懿牧系募s束且可選連接結(jié)構(gòu)多樣，所以適合大部分折疊 產(chǎn)品 ， 我們平時(shí)談?wù)摰恼郫B往往就是指這類折疊，同時(shí)這種折疊也是應(yīng)用最廣泛的，然 而大 多數(shù) 折疊結(jié)構(gòu)都不是簡(jiǎn)單的折單元，往往有兩折或多折組成，最重要的是這些“折”都是由各種 連接結(jié)構(gòu)或 機(jī)械原理 完成的，表面上看似簡(jiǎn)單的“一折”“兩折” ， 事實(shí)上往往是由復(fù)雜的 其它 結(jié)構(gòu)完成，所以折的背后其實(shí)是不同 的各種其它 結(jié)構(gòu) 。 折式折疊形態(tài)變化相對(duì)簡(jiǎn)單，折疊效果好，所以在設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)并不是能否折，而是如何實(shí)現(xiàn)折，即如何通過(guò)連接或別的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件間的折疊。 圖 51 中蛋形摩托車 可以被折疊成一個(gè)梭形， 這款車全身上下有多處折式折疊，多處 通過(guò) 鉸接式連接結(jié)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)。 此外 ，它還充分融入了環(huán)保的元素，折疊后其外表就會(huì)完全被太陽(yáng)能 電池覆蓋，可以通過(guò)吸收太陽(yáng)光來(lái)獲得動(dòng)力。為了充分吸收太陽(yáng)光，它還配有一款類似于太陽(yáng)灶的底座，可以起到聚光的作用，從而吸收更多的太陽(yáng)光。當(dāng)陽(yáng)光不足時(shí)，還可以通過(guò)普通的交流電源進(jìn)行充電。 圖 51 蛋形摩托車 式折疊 結(jié)構(gòu)適用條件 充氣式折疊結(jié)構(gòu) 的優(yōu)點(diǎn)是形態(tài)變化大，折疊效果好，且能夠有效減輕產(chǎn)品重量，隨著充氣工具的發(fā)展，使用起來(lái)越來(lái)越方便，然而缺點(diǎn)也很明顯，即承受載荷小，且容易刮傷劃痕，隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，這些缺點(diǎn)將會(huì)逐漸減小，所以充氣式折疊結(jié)構(gòu)適用于 那些受力小且摩擦小的場(chǎng)合，如建筑物外部膜結(jié)構(gòu)，浴場(chǎng)設(shè)備等等。 現(xiàn)在的雨傘雖然種類繁多，造型各異，但是基本 上都是采用了翻折的設(shè)計(jì)，通過(guò)內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 13 薄薄的一層防水材料來(lái)起到擋雨的作用，而 圖 52 所示的 產(chǎn)品卻采用了充氣的結(jié)構(gòu)。下雨時(shí)候，只要通過(guò)內(nèi)置在傘把中的氣筒將它充滿氣體即可。而獨(dú)特的云朵造型也非常吸引眼球，別人頭頂都是烏云，唯獨(dú)我這里白云朵朵。 圖 52 充氣傘 折疊 結(jié)構(gòu)適用條件 扇形折疊結(jié)構(gòu)形態(tài)變化相對(duì)簡(jiǎn)單，并且對(duì)于組成單元要求嚴(yán)格，所以其適用場(chǎng)合也有限，適用于那些擁有較多股單元，且 股單元形態(tài)規(guī)則，接觸面相對(duì)緊密的產(chǎn)品。如圖 53 所示的瑞士軍刀 圖 53 瑞士軍刀 內(nèi)蒙古科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 14 折疊 結(jié)構(gòu)適用條