[发明专利]一类单自由度双模式无限翻转机构

说明书

本发明涉及一类单自由度双模式无限翻转机构。该类机构均包括第一至第三剪叉支链(1、2、3)，第一剪叉支链(1)与第二剪叉支链(2)通过第一、第二右连接杆(1‑3、1‑4)、第三、第四左连接杆(2‑1、2‑2)实现转动连接；第二剪叉支链(2)与第三剪叉支链(3)通过第三、第四右连接杆(2‑3、2‑4)、第五、第六左连接杆(3‑1、3‑2)实现转动连接；第三剪叉支链(3)与第一剪叉支链(1)通过第五、第六右连接杆(3‑3、3‑4)、第一、第二左连接杆(1‑1、1‑2)实现转动连接；通过上述连接，机构整体形成封闭环路。该类单自由度机构具有柱状缩放与无限翻转双重运动模式，可收缩为一束或展开为一个多边形环路；同时，通过改变第一至第三剪叉支链(1、2、3)中剪叉单元的数量，可调整多边形环路形状与机构的缩放比。

技术领域

本发明涉及空间折展、航空、航天领域，具体涉及一类单自由度双模式无限翻转机构。

背景技术

该类单自由度双模式无限翻转机构具有柱状缩放与无限翻转双重运动模式，可以收缩为一束或展开为一个多边形环路，并可通过调整剪叉单元数量来改变机构多边形环路形状与机构整体缩放比。该类机构在任一模式下均为单自由度运动，具有结构简单、变形丰富、可靠性高的特点。

中国专利CN 111152194A公布了“一种单自由度无限翻转机构”，该机构基于三组反平行四边形单元构成，可实现单自由度无限翻转，但该机构运动模式单一、构造方式的可延展性较弱。中国专利CN111089148A公布了“一种多模式无限翻转机构”，该机构基于四组反平行四边形单元构成，具有面对称、球面、平面运动三种运动模式，但机构自由度数目较多，导致控制难度增大、机构可靠性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一类单自由度双模式无限翻转机构，通过机构设计，使机构通过单自由度运动获得具有大缩放比优势的柱状缩放与具有灵活运动特点的无限翻转双重运动模式，从而提出该类机构的设计方法。

本发明的技术方案：一类单自由度双模式无限翻转机构包括第一至第三剪叉支链；第一剪叉支链与第二剪叉支链通过第一右连接杆、第二右连接杆、第三左连接杆、第四左连接杆形成转动连接；第二剪叉支链与第三剪叉支链通过第三右连接杆、第四右连接杆、第五左连接杆、第六左连接杆形成转动连接；第三剪叉支链与第一剪叉支链通过第五右连接杆、第六右连接杆、第一左连接杆、第二左连接杆形成转动连接。

第一剪叉支链由第一左连接杆、第二左连接杆、第一右连接杆、第二右连接杆、第一双折弯单元、第一剪叉单元组成。

第二剪叉支链由第三左连接杆、第四左连接杆、第三右连接杆、第四右连接杆、第二双折弯单元、第二剪叉单元、第三剪叉单元组成。

第三剪叉支链由第五左连接杆、第六左连接杆、第五右连接杆、第六右连接杆、第三双折弯单元、第四剪叉单元、第五剪叉单元、第六剪叉单元组成。

第一左连接杆设有第一右连接孔、第一左连接孔，第二至第六左连接杆与第一左连接杆的结构尺寸完全相同。

第一右连接杆设有第一左通孔、第一右通孔，第二至第六右连接杆与第一右连接杆的结构尺寸完全相同。

第一双折弯单元由第一至第四折弯杆、第一垫片组成；所述的第二双折弯单元由第五至第八折弯杆、第二垫片组成；所述的第三双折弯单元由第九至第十二折弯杆、第三垫片组成；所述的第一折弯杆为钝角形折弯杆件，两端分别设有第一下通孔与第一上通孔，中间设有第一中间通孔，第二至第十二折弯杆与第一折弯杆的结构尺寸完全相同；第一垫片为圆柱形垫片，中心开有第一通孔，第二、第三垫片与第一垫片的结构尺寸完全相同；第一折弯杆的第一中间通孔与第二折弯杆的第二中间通孔进行转动连接，第二折弯杆的第二下通孔与第三折弯杆的第三上通孔进行转动连接，第三折弯杆的第三中间通孔、第一垫片的第一通孔与第四折弯杆的第四中间通孔进行转动连接，第四折弯杆的第四下通孔与第一折弯杆的第一上通孔进行转动连接，由此连接构成第一双折弯单元，第二、第三双折弯单元与第一双折弯单元的装配方式完全相同。