[发明专利]含120个环的可展耦合机构

说明书

本发明公开了含120个环的可展耦合机构,该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形。正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接。该机构可看作是由30个相同的H单元体组合成，在相同驱动条件下，每个单元体有相同的运动特性，该机构各节点能够同步向几何中心收缩和展开运动，属于一种多环可展耦合机构，基于这种运动特性，该机构有望应用在建筑、制造、机器人、空间探索和分子研究等领域。

技术领域

本发明是一种对称耦合机构，尤其涉及含120个环的可展耦合机构，属于机构学应用技术领域。

背景技术

随着机构由简单向复杂、平面向空间、单环向多环的不断发展，机构创新始终是机器装备创新的关键和研究热点。现有的并联机构具有承载能力强，刚度大，惯性低等优点，但是工作空间有限；串联机构工作空间大，结构简单灵巧，但强度低，不适用于重载场合。

在这样的发展趋势下，混联机构应运而生。这类机构很好地将串联机构和并联机构的优点有效复合，同时突破各自结构的缺点，近年来成为机构领域的研究热点。

结构组成复杂但外观新颖的混联机构，其机架和动平台之间的连接支链相互耦合，彼此之间并不独立，通常以多个相同的环结构连接成网状耦合机构的形式呈现，使得该类机构具备了结构功能及外观的双重优点，符合机构的发展趋势。但是，由于现有成熟的构型综合理论适用于具有独立分支的并联机构；与并联机构结构上的迥异，决定了己有的构型综合理论对多环耦合机构并不适用，大大限制了耦合机构，特别是多环耦合新机构的提出，对促进这类机构的大量开发和应用是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种含有120个环的单移动可展耦合机构，为企业及研究机构提供信息和技术支持，该机构能够根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为含120个环的可展耦合机构，该机构是一种单移动可展对称耦合结构，该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形。

正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接。

正五边形构件由5个V5型构件组合成，V5型构件末端转副轴线夹角为108度,正五边形构件上的5个转动副均布且相邻转动副轴线间的夹角为108度。

I型四边形的构件由2个Y1型构件组合成，Y1型构件由V1型构件即末端转动副轴线夹角为112.868度和V4型构件即末端转动副轴线夹角为67.132度组合成；Y1型构件上的3个转动副的相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度和180度，I型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度、112.868度、67.132度。

II型四边形构件由2个V2型构件即末端转动副轴线夹角为68.331度和2个V6型构件即末端转动副轴线夹角为111.669度组合成；II型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为68.331度、111.669度、68.331度、111.669度。

正三角形构件由3个V3型构件即末端转动副轴线夹角为60度组合成，正三角形构件上的3个转动副均布且相邻轴线夹角为60度。

该机构可看作是由30个相同的H单元体组合成，H单元体又由2个F单元体和2个G单元体组合成，相应地各节点处的N个V型构件组合成相应的Y1型构件和N边形构件。