Design of novel transformable planar structural linkages with angulated scissor units

Abstract

In this dissertation, the primary objective is to propose a novel geometrical construction technique in order to construct a planar and single degree of freedom structural linkage that can transform between concave and convex configurations. In the literature, most of the deployable structures transform between two known configurations: stowed and deployed. Especially, the deployable structures with radial movement capability have a fixed center point. Starting this point of view, current study deals with a new type of angulated scissor structural linkage that can change its form between bended upward and bended downward configurations by moving the center point of the structure along a direction. In other words, it can change its curvature during the transformation process. The most important point of the study is the usage of kite and dart loops to construct angulated scissor linkages. The geometry of kite or its concave version dart loop provides to obtain angulated scissor bars. The angulated scissor unit, that is composed of the mentioned angulated bars, is different from the existing ones in the literature because they do not provide deployability conditions like known angulated scissor units. Thus, the planar structure that is composed of new type of angulated scissor units has different transformation capability. It transforms between bended upward and downward configurations. In this study, modelling and simulation with computer soft wares have been used as a research method. The proposed structural linkage has been modelled using Solidworks®. As a part of the position analysis, the variations of the structure according to different parameters have been exposed in Microsoft Excel®.

Bu tezin temel amacı; dışbükey ve içbükey biçimler arasında dönüşebilen, düzlemsel ve tek serbestlik dereceli, hareketli bir yapı elde etmeye yönelik yeni bir geometrik konstrüksiyon yöntemi sunmaktır. Literatürdeki çoğu hareketli strüktür toplanıp açılmak gibi bilinen iki durum arasında şekil değiştirebilmektedir. Özellikle radyal hereket kabiliyetine sahip sistemlerin hareket esnasında merkez noktaları sabit kalmaktadır. Buradan yola çıkarak literatürdeki bu eksiklikliği gidermek adına, bu çalışma yeni açılı makas sistemlerinden oluşan, merkez noktası belirli bir doğrultu üzerinde hareket eden ve eğriliği değişebilen hareketli strüktürel mekanizmalar üzerinedir. Çalışmanın en önemli noktalarından biri dışbükey ve içbükey deltoid devrelerinin açılı makas birimlerinden oluşan strüktürler elde etmek amaçlı kullanılmasıdır. Deltoid devreleri birleştirilerek açılı makas çubukları elde edilebilmektedir. Bu şekilde elde edilmiş açılı makas birimi literatürde var olanlardan farklı özelliklere sahiptir. Bu nedenle, bu açılı makas birimleriyle oluşturulmuş düzlemsel strüktür daha fazla hareket kabiliyetine sahiptir. Çalışmada, araştırma yöntemi olarak bilgisayar ortamında modelleme ve benzeşim teknikleri kullanılmıştır. Önerilen strüktür Solidworks® ortamında modellenmiştir. Pozisyon analizinin bir parçası olarak strüktürün değişen parametrelerle elde edilen varyasyonları Microsoft Excel® ortamında incelenmiştir.