[发明专利]可折叠杆架结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种单自由度、大折展比的可折叠杆架结构，尤其涉及一种帐篷结构，可以通过单一驱动实现大比率展开与折叠。

背景技术

过约束机构是一类有一百多年历史的特殊机构，以前很少有工业应用。该机构在几何上的过约束性使其具有高刚性。如果用其构成网状结构，能添加更多的过约束，可靠性更高。这种机构仅由转动副连接，制造简单，成本低，可靠性高。整个机构只具有一个自由度，运动控制简单。使用几何覆盖方法，依据平面或空间几何覆盖的方式将多个三维过约束机构形成的基本单元构建成可展结构。它们可以在保持常规结构的基本承载功能的前提下大范围、大尺寸的改变几何形状以适用于多种应用需求。同时，用这种方法可以得到的可展结构可用于大型空间结构，这是因为由机构形成的单元或模块可以无限重复连接到一起而不失去整体结构的可展性能。由过约束机构组成的可展结构，具有生产加工简单，运动控制方便，高可靠性，在航空航天，土木工程等众多领域中具有重要意义和广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种能够折叠、折叠后体积小、安装简单且刚性大的可折叠杆架结构。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的可折叠杆架结构，它包括多个四杆结构，每一个所述的四杆结构包括连杆I、连杆II、连杆III、连杆IV，所述的连杆I的一端与第一旋转关节的第一单元固定连接并且其另一端与第二旋转关节的第四单元固定连接，连杆III的一端与第二旋转关节的第一单元的底部固定连接并且其另一端与第三旋转关节的第四单元的底部固定连接；连杆IV的一端与第三旋转关节的第一单元的底部固定连接并且其另一端与第四旋转关节的第四单元底部固定连接；连杆II一端与第四旋转关节的第一单元固定连接并且其另一端与所述的第一旋转关节的第四单元固定连接；四个旋转关节的第一单元的结构相同，四个旋转关节的第四单元的结构相同，每一个旋转关节的每一个单元分别具有第一平面和第二平面，在所述的第一单元的第一平面以及第四单元的第二平面的顶部设置有顶部旋转副接口，在所述的第一单元的第二平面以及第四单元的第一平面的底部设置有底部旋转副接口，在所述的第一、三旋转关节处的第一单元的第一平面的顶部旋转副接口与第四单元的第二平面的顶部旋转副接口形成顶部旋转副转动相连，在所述的第二、四旋转关节处的第一单元的第二平面的底部旋转副接口与第四单元的第一平面的底部旋转副接口形成底部旋转副转动相连，第一、三旋转关节的两个旋转副轴线相交于第一交点，第二、四旋转关节的两个旋转副轴线相交于第二交点，第一对称平面为由所述的第一、三旋转关节的两个旋转副轴线所决定的平面，所述的四杆结构关于所述的第一对称平面对称，第二对称平面为由第二、四旋转关节的两个旋转副轴线所决定的平面，所述的四杆结构关于所述的第二对称平面对称，由所述的第一、第二交点所决定的直线为所述的第一对称平面和第二对称平面的交线，所述的四杆结构中的每一连杆的长度相等且相邻旋转关节的旋转副轴线的公垂线段长度相等且不为0；相邻的两个四杆结构的连接结构为：当一个四杆结构的第一或第三旋转关节与另一个四杆结构的第一或第三旋转关节相连时，一个四杆结构的第一或第三旋转关节的第一单元的第二平面的底部旋转副接口与另一个四杆结构在对应连接点处的一个旋转关节的第四单元的第一平面的底部旋转副接口形成底部转动副转动相连并且所述的一个四杆结构的第一或第三旋转关节的第四单元的第一平面的底部旋转副接口与另一个四杆结构在对应连接点处的一个旋转关节的第一单元的第二平面的底部旋转副接口形成另一个底部转动副转动相连；当一个四杆结构的第二或第四旋转关节与另一个四杆结构的第二或第四旋转关节相连时，一个四杆结构的第二或第四旋转关节的第一单元的第一平面的顶部旋转副接口与另一个四杆结构在对应连接点处的第二或第四旋转关节的第四单元的第二平面的顶部旋转副接口形成一个顶部转动副转动相连并且所述的一个四杆结构的第二或第四旋转关节的第四单元的第二平面的顶部旋转副接口与另一个四杆结构在对应连接点处的第二或第四旋转关节的第一单元的第一平面的顶部旋转副接口形成另一个顶部转动副转动相连；在两个四杆结构的旋转关节连接处，两个旋转关节的顶部旋转副轴线相交于第三点,两个旋转关节的底部旋转副轴线相交于第四点，第三对称平面为由两个顶部旋转副轴线所决定的平面，所述的两个旋转关节关于所述的第三对称平面对称；第四对称平面为由两个底部旋转副轴线所决定的平面，所述的两个旋转关节关于所述的第四对称平面对称，所述的第三对称平面与第四对称平面的交线为由所述的第三交点和第四交点所确定的直线，在两个四杆结构连接处的两个旋转关节中的所有相邻的旋转副轴线间的公垂线段长度相等且不为0；在两个四杆结构的连接处的两个旋转关节中的一个旋转关节的第一单元的第一平面与第四单元的第二平面能够接触，一个旋转关节的第一单元的第二平面与另一个旋转关节的第四单元的第一平面能够接触，另一个旋转关节的第四单元的第二平面与另一个旋转关节的第一单元的第一平面能够接触，另一个旋转关节的第一单元的第二平面能够与一个旋转关节的第四单元的第一平面接触。