基于形狀記憶效應的智能蒙皮驅動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能蒙皮驅動裝置，具體講是一種基于形狀記憶效應的智能蒙皮驅動裝置，屬于航空航天領域。
【背景技術】
[0002]變體飛行器作為一種多形態飛行器，具有大空域范圍的良好飛行性能，獲得了傳統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展的基礎。變體機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現氣動性能的優化，從而達到提高飛行性能和多任務執行效率的目的。自上世紀90年代起世界上許多國家包括美國、加拿大、意大利、法國、韓國等均在該領域進行了大量的投入和研宄。我國的北京航空航天大學、哈爾濱工業大學、南京航空航天大學也進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構蒙皮主要用于翼型橫截面的改變或后緣的彎曲，如，加拿大魁北克大學采用碳纖維/凱夫拉爾增強的樹脂基復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。英國布里斯托大學研宄了多穩態非對稱復合材料蒙皮在不同平衡條件下的穩態形狀，通過對溫度激勵實現從一個穩態到另一穩態的變化。南京航空航天大學采用半圓形波紋式樹脂基復合材料制備的柔性結構蒙皮，利用波紋變形的累積效應實現彎曲的變形。由于該類蒙皮主要采用纖維增強樹脂基復合材料，具有較大的剛度，在承受氣動載荷方面具有一定的優勢；但對驅動系統的功率要求較高，難以實現復雜形狀(或多自由度)的變化且變形量小，這些都是變體機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年成為了研宄熱點。該類蒙皮材料可在溫度或光等外部因素的激勵下通過內部組織結構的轉變而產生宏觀形狀變化。研宄人員最近提出了另一種新型的大變形柔性結構蒙皮，由于該類柔性結構蒙皮需在驅動機構的驅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。將這類蒙皮與驅動機構結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現方案。采用的智能蒙皮胞狀支撐結構具有零泊松比或負泊松比的特性，即可在縱向拉伸或壓縮時，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翼大變形的要求。但是與此同時，設計出合適的智能蒙皮胞狀支撐結構的驅動機構也成為一大難題。
[0005]國內目前已經在變體機翼和智能蒙皮的研宄工作中取得許多突破，但是在現有的文獻報道中，國內鮮有將驅動機構和智能蒙皮結構結合的文獻報道。在國外的文獻報道中，關于智能蒙皮的研宄多處于理論預研階段。國外部分學者已經在大變形智能蒙皮中取得進展，并設計出驅動機構進行實驗。期刊:Journal of Intelligent Materials Systems andStructures，2009年，20卷16期，頁碼:1969 - 1985，文獻報道中可以看出，目前的驅動機構往往存在著機械結構龐大復雜，驅動機構對蒙皮增重較多卻不能提高蒙皮結構的強度，驅動機構的能耗較高并且驅動條件復雜，只能實現單向驅動等種種不利之處。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術缺陷，提供一種結構簡單、能耗低、可以進行雙向驅動且能增加蒙皮結構強度的基于形狀記憶效應的智能蒙皮驅動裝置。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供的一種基于形狀記憶效應的智能蒙皮驅動裝置，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且為偶數，所述絕緣滑輪間隔安裝基座的一側，所述絕緣滑塊與絕緣滑輪數量對應且平行設置在基座上；所述每個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的另一側上，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]本發明的有益效果在于:(I)、與其他的智能蒙皮驅動機構相比，該驅動裝置結構簡單緊湊、雙線程驅動，可以為智能蒙皮結構提供穩定可靠的驅動力；(2)、利用形狀記憶合金絲材料作為驅動元件，其驅動條件僅為低壓直流電，驅動條件簡單、安全，驅動響應快，驅動力大，驅動機構所需能耗較小，節能環保且無噪音、無污染；(3)、本發明中的SMA絲和基座也可提高蒙皮結構的整體強度。
[0009]作為改進，絕緣滑輪之間相對齊，這樣可以使驅動控制更加精準，裝置響應速度更快。
[0010]作為改進，絕緣滑輪與SMA絲固定端之間的基座上設有導軌，所述絕緣滑塊的底部設有與導軌相配合的凹槽，可以使用絕緣滑輪的滑動更加穩定可靠。
[0011]作為改進，所述絕緣滑輪為陶瓷滑輪，可以保證滑輪的絕緣性，同時能使滑輪不被SMA絲的拉力破壞且滑輪的阻力相對較小。
[0012]作為改進，所述基座和絕緣滑塊均采用長玻纖增強塑料，在保證強度的同時其密度較低，降低整體結構的質量。
[0013]本發明的驅動原理為:形狀記憶合金的單程形狀記憶效應，即對處于馬氏體狀態的合金施加外力，使其產生塑性變形，卸除外力后，則塑性變形被保留下。對形狀記憶合金進行加熱，則可回復到變形前的狀態。此后，再對形狀記憶合金進行冷卻，則沒有形狀的改變。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明基于形狀記憶效應的智能蒙皮驅動裝置整體結構圖；
圖2為安裝智能蒙皮胞狀結構示意圖；
圖3為滑塊結構的結構圖，圖中(a)立體圖、(b)正視圖、(C)側視圖、⑷俯視圖；
圖4為底座結構的結構圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0016]如圖1、4所示，本發明基于形狀記憶效應的智能蒙皮驅動裝置，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。基座I采用采用長玻纖增強塑料加工，其強度高、密度較低，可降低整體裝置的質量。基座I的兩側分別設有邊堰2，其中右側的邊堰2上設有兩個間隔的陶瓷滑輪安裝孔，左側的邊堰2上設有兩組SMA絲固定點，SMA絲固定點與陶瓷滑輪安裝孔對齊，兩者之間的基座體上設有導軌5。左側的邊堰2同時設有用于與智能蒙皮胞狀結構連接螺孔。
[0017]陶瓷滑輪3為兩個，通過螺絲安裝在基座右側的邊堰2上。采用陶瓷滑輪，可以保證滑輪的絕緣性，同時能保證滑輪不被SMA絲的拉力破壞；同時，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