[发明专利]具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构

权利要求书

1.一种具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构，包括三自由度球面并联机构、中心球面铰链和偏置输出杆单元，所述三自由度球面并联机构包括固定平台(1)、驱动输入轴(2，2′，2″)、下连杆(4，4′，4″)、上连杆(18，18′，18″)、上下连杆构成转动的销轴(5，5′，5″)、动平台(7)和动平台与上连杆上端构成转动的销轴(12，12′，12″)；所述中心球面铰链包括双耳支架(17)、下支撑杆(3)、双耳支架(17)两侧的销轴(16，16′)、圆柱直输出杆(8)、旋转支架(13)、支撑销轴(11，11′)、支撑辊(10，10′)、球头(6)、活动球窝(14)和U形拨叉(15)；所述偏置输出杆单元包括偏置输出杆(9)和所述圆柱直输出杆(8)，其特征是：中心球面铰链的下支撑杆(3)下端与定平台(1)固定，下支撑杆(3)的轴线通过定平台(1)的中心点；中心球面铰链的圆柱直输出杆(8)穿过动平台(7)中心并与其固定；圆柱直输出杆(8)上端与偏置输出杆(9)在中心线交点A固联，圆柱直输出杆(8)与偏置输出杆(9)的轴线夹角α_h取值范围为0～100°，偏置方向为任意，输出杆整体为弯拐形。

2.根据权利要求1所述的具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构，其特征是：所述的中心球面铰链的双耳支架(17)轴线与下支撑杆(3)轴线重合固联为一体，同时与球头(6)在球头的球心与中心球面铰链的球心重合点处固定；旋转支架(13)为回转体、中间为圆柱形孔、前后各装支撑销轴(11，11′)，圆柱直输出杆(8)下端与活动球窝(14)对心固定并与球头(6)构成球面运动副；U形拨叉(15)为半圆弧形柱面组合体，两端设有销孔、装在双耳支架(17)的内侧，它可绕装在双耳支架(17)两侧的销轴(16，16′)往复摆动，双耳支架(17)两侧的销轴(16，16′)所在的公共轴线为通过球心的直径，且与下支撑杆(3)轴线垂直；以U形拨叉(15)的轴向宽度中间平面为对称面沿圆周方向、开出径向内外通透的封闭长槽，圆柱直输出杆(8)的输出端由U形拨叉(15)的槽中穿过，旋转支架(13)上的前后的支撑辊(10，10′)与U形拨叉(15)两侧圆弧内表面接触，支撑辊(10，10′)的轴线与U形拨叉(15)圆柱面的轴线平行。

3.根据权利要求2所述的具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构，其特征是：圆柱直输出杆(8)直径与U形拨叉(15)的封闭长槽同宽，并可沿槽侧壁往复摆动。

4.根据权利要求2所述的具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构，其特征是：圆柱直输出杆(8)为阶梯形轴、中间设有轴向定位台阶，旋转支架(13)连同装在其上的支撑销轴(11，11′)、支撑辊(10，10′)一起套装在圆柱直输出杆(8)上，并与轴向定位台阶实现定位。

5.一种具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构，包括三自由度球面并联机构、中心球面铰链和偏置输出杆单元，所述三自由度球面并联机构包括固定平台1、驱动输入轴(2，2′，2″)、下连杆(4，4′，4″)、上连杆(18，18′，18″)、上下连杆构成转动的销轴(5，5′，5″)、动平台(7)和动平台与上连杆上端构成转动的销轴(12，12′，12″)；所述中心球面铰链包括宽双耳支架(19)、下支撑杆(3)、销轴(16，16′)、棱柱直输出杆(20)、旋转支架(13)、支撑销轴(11，11′)、支撑辊(10，10′)、球头(6)、支撑球窝(21)和U形拨叉(15)；所述偏置输出杆单元包括偏置输出杆(9)和所述棱柱直输出杆(20)，其特征是：中心球面铰链的下支撑杆(3)下端与定平台(1)固定，下支撑杆(3)的轴线通过定平台(1)的中心点；中心球面铰链的棱柱直输出杆(20)穿过动平台(7)中心并与其以棱柱形式构成移动副连接；棱柱直输出杆(20)上端与偏置输出杆(9)在中心线交点A固联，棱柱直输出杆(20)与偏置输出杆(9)的轴线夹角α_h取值范围为0～100°，偏置方向为任意，输出杆整体为弯拐形。

6.根据权利要求1或5所述的具有中心球面铰链的偏置输出三自由度球面并联机构，其特征是：支撑辊(10，10′)则对称装在相应的支撑销轴(11，11′)上，支撑销轴(11，11′)与旋转支架(13)轴线垂直相交。