生产生活中的一些可展开结构.doc

哈尔滨工业大学 机电学院

空间可展开结构调研报告

学院：机电学院
姓名：王灿
学号：1120810722

2013年12月16日
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生产生活中的一些可展开结构
可展开结构(Deployable Structures)是一种用时展开、不用时可折叠收起的结构，可展开结构分为空间可展开结构和地面可展开结构，空间可展开结构分为铰链可展开结构、杆状可展开结构、面状可展开结构和体可展开结构，例如空间可展开天线、太阳帆等。地面可展开结构为生活中常见的可展开结构，简单的可展开结构有雨伞、折叠自行车、钢尺、折叠座椅等。复杂的折叠结构有起重机、展开顶棚等。因此总结生活中可展开结构可分为下列五种。
一、轴心式
以一个或多个轴心为折动点，可以绕着轴心运动的折叠构造，最直观的物品是折扇，所以轴心式也称“折扇型”折叠。轴心式是最基本也是应用最多的折叠形式。如图：

图1：雨伞的展收状态 图2：折扇的展收状态

二、平行式
利用几何学上的平行原理进行折动的折叠构造，典型形象是手风琴，所以平形式也称“手风琴型”。如折叠门、太阳帆等。如图：
图4：折叠门展开状态
图3：折叠门收拢状态

图5：载人飞船的太阳能电池板

三、伸缩式
沿着一个中心轴进行沿着轴心的折叠的折叠结构。此结构有套筒、套娃、伸缩式天线等。如图：

图6：套娃的结构 图7：套筒式天线

四、卷式
卷式构造可以使物品重复的展开与收拢，从造纸厂出厂的纸张和用于制作服装的坯布都是“卷”式形态。最典型的产品就是钢卷尺。如图：

图8：卷尺收拢状态 图9：卷尺中钢尺的展开状态
五、复合式
由各种简单的可折叠结构组合在一起形成的复杂的结构。如可折叠屋顶、帐篷等。如图：

图10：开展收顶棚 图11：帐篷

下面主要调研了折叠门：
一、折叠门的历史
折叠门是最近由于城市化的进展导致的住房面积变小而产生的一种方便实用的门，究其起源可以发现折叠门源于推拉门，是有推拉门衍生的一种家具，而推拉门起源于中国，经中国文化传至朝鲜、日本。详细时刻无从考证，但能够从中国一些古画上看到零星的推拉门，例如宋代的山水画，就有推拉门。折叠门也因此有一定的历史。

二、 折叠门的基本构造
折叠门为多扇折叠，可推移到侧边，占空间较少。分侧挂式折叠门和推拉式折叠门两种。适用于各种大小洞口,尤其是宽度很大的洞口,五金复杂,安装要求高。简单的折叠门同平开门一样，只是连接需的折叠门扇铰链式特制的。而复杂的折叠门门的上、下装轨道，即转动五金配件。
折叠门主要由门框、门扇、传动部件、转臂部件、传动杆、定向装置等组成。该门型均可安装于室内和室外。每樘门有四个门扇，边门扇、中门扇各两扇。边门扇一边的边框与中门扇之间由铰链连接，边门扇另一边门梃上下端分别装有上下转轴，转轴与门洞两边门框上下转轴座相连接，边门梃将绕着一边梃旋转，同时带动中门扇一起旋转至90°，从而使门扇开启和关闭，电动时，上转轴端安装转臂部件、传动部件，门框上部中间安装传动部件和开门机；中门扇上设有定向装置。开门机运转后带动传动部件每部的两个齿轮旋转，与其齿合的两个齿条作直线运动，齿条的另一端与转臂连接，转臂作圆周运动，边门框即绕着一边梃旋转，电动开启门扇。两中门扇的中密缝均装有安全保护装置，关闭时遇有障碍物即回到全开启状态，安全可靠。
折叠门的门洞宽度为3000-4800，高度为3000-4800，共有26种规格，均有电动和手动两种形式，可以满足不同的需求。
折叠门的门板多采用聚氨酯或聚苯乙烯泡沫板为芯材的金属夹芯板，外框选用冷轧槽钢，表面喷塑处理或铝合金挤压型材，与夹芯板铆接。外框四周由特制的角型连接件与外框用螺栓连接。
如图：

图12：折叠门闭合状态

图13：折叠门打开过程
图 图图

图14：折叠门的部件图

三、 折叠门的安装方法
1.将折叠门整体推入门洞内，定好前后位置，把门扇折叠在门框中间位置并在门框旁边拧几颗支撑螺钉固定门框的上壁和侧壁。 
2.把冲击钻头对准左右门框上、中、下相应孔位置向门洞内侧墙壁打直径5mm的孔，深约10mm，然后松开支持螺钉，将折叠门整体取出门洞。 
3.把直径为7mm冲击钻头对准门洞内侧直径为5mm墙壁孔，直径为7mm扩钻孔深约40mm，然后将六胶套打入上述各孔中。 
4.再次将折叠门整体推入门洞内，找准胶太孔中心，用螺丝刀将自改螺钉旋入上述各胶套孔中紧固门框。 
5. 把折叠门在门框中间位置的门扇打开，用螺丝倒拧紧折叠门上方吊轮糟卡块螺钉并在折叠门下方轴处插入卡板，拧紧螺钉 。

图15：折叠门滑轮
图16：折叠门安装示意图

四、 折叠门的折叠原理
折叠门是一种平行式空间可展开结构，类似飞船上的太阳能电池板，每一个门扇为一个基本单元，其中每两个连在一起的门扇组成一个小的剪式结构，最边的门扇固定在门框上，无法运动，折叠门因此只有一个自由度。

五、折叠门的发展现状
随着市场经济的飞速发展，折叠门产品的需求已由前几年的珠三角、长三角、京津冀地区以及山东半岛等经济发达地区逐渐扩展到内地的二级城市和三级城市，并伸展到内地的部分乡镇。全国大约有3万多个乡镇，农村城镇中心的城镇化建设，成为折叠门产品的主要需求市场。同时，自2008年下半年全球金融危机爆发以来，中国经济为了扩大内需，投入了4万亿加强基础建设。基础设施的完善，必然会带动城市建设加速及安防设备需求量的增加，相应折叠门产品的市场需求亦会扩大。2009年我国折叠门市场规模约为9.88亿元。2011年是我国折叠门配件行业“十二五”规划的开始，影响行业发展的新政策、新法规都将陆续出台。直到现在折叠门发展迅速有良好的前景。
折叠门的应用广泛，在各个地方均有应用，但是折叠门的应用有南北之分北方以铝材厚、款式沉稳为主要特色，最具代表性的就是格条款式，而格条中最具特色的是唐格。南方以铝材造型多样、款式活拨为主要特色，最具代表性的就是花玻款式，比较有特色的款式有花格、冰雕浅雕、晶贝等。

六、折叠门的优缺点
折叠门美观大方、样式新颖、花色多样，使用方便、推拉自如、有效节约门的占用空间。而且门体质轻、保温隔冷热、防潮、防火阻燃、降噪隔音、耐酸碱、耐腐蚀等化学稳定性。不沾油烟，易清洗、不易变色，也适合厨房，浴室、卫生间等场合使用.安装简便快速, 使用寿命长,维修方便。已广泛用于办公、厂房车间、及超大场所区域的保温、防虫、防尘、遮蔽。
折叠门采用折叠技术处理，巧妙的折合和伸展，可适合不同的空间需求，令开启空间达到最大的限度，使室内外畅通无阻，有利于空气流通和阳光杀菌。采用有下轨设计，避免风沙、灰尘、垃圾和雨水渗漏进室内。标准槽口设计非常稳固，基本上达到欧洲五金配置的水平，采用后嵌式不锈钢心铝合页，经久牢固，并且拆装方便。底部滑动系统全部带平珠旋转轴承的滑动轮，可以增强使用寿命和折叠滑行畅顺。
折叠门可以自行拆除，清洗安装方便，可直接用水冲洗，经久耐用，比传统的塑钢门耐用10到20年，使门口的有限空间得到最大限度的利用。基础材料具有环保、防腐防潮、不开裂不易变形、永不生锈的性能，解决了同用途产品的弊病。而且折叠门门扇上下采用弹簧式滑轮走动，开启轻巧灵活，可任意改变左右开启方向，这是普通门没有的特点。
折叠门的主要问题是结构不够稳固，由于其折叠的设计，结构的稳定性受到影响，容易因为使用不当引起损坏，折叠门的导轨也会由于长时间的使用磨损，或者其中进水或者沙子导致折叠门无法正常折叠。
折叠门是由一些比较轻便的材料制作而成，其质轻方便开关，但是由于不是刚性材料制作的，刚度较差，无法作为承重结构，很容易被外力破坏。一般只能用于室内的门，用于外门的时候需要在外面加防盗门等进行保护。

七、折叠门的发展前景
折叠门身为一种新兴的产业，开始的时候在各个城市有着广泛的应用，但是随着时间的推移，其必然要广泛的应用与全国各地，折叠门进入城镇和农村是折叠门的一个重要的发展方向。
折叠门的发展主要在与其材料的改进，使用强度更大、性能更好优异的材料制作门板和导轨，提高使用寿命。至于其结构，经过长时间的发展，折叠门的结构已经很完善了，各种设计都有。新型材料的应用时折叠门的主要发展方向。
传统的折叠门的导轨一般在门的下部，由于进水或者沙子等可能导致无法正常折叠，而且导轨还容易走路的时候碰到脚，很不方便。因此出现了新型的折叠门，其导轨在门的上部，不会有这些问题，这也是折叠门的一个发展方向。

参考资料：
百度百科
《2010-2015年塑料折叠门市场发展趋势及投资策略专题报告》，报告编号： 100976，2010年04月。
《折叠门配件行业2012年回顾总结及2013年发展热点预测》，报告编号: 7660827，2011年12月。