[发明专利]基于空间过约束四杆机构的可折叠并联机构

说明书

本发明涉及一种基于空间过约束四杆机构的可折叠并联机构，包括具有六个连接顶点的多边形静平台和具有三个连接顶点的多边形动平台，静平台的六个连接顶点由两个一组，共分成三组，动平台的三个连接顶点分别通过支链与静平台上的三组连接顶点对应连接；支链包括具有三个连接顶点的多边形连接单元、两个中间连杆和一个过渡连杆，多边形连接单元与两个中间连杆的一端通过转动副活动连接，两个中间连杆的另一端分别通过转动副与过渡连杆两端活动连接；过渡连杆的两端又各通过一个球副与静平台上对应组的两连接顶点活动连接。本发明具有可展性能，折叠时体积较小，便于运输以及存放，展开时，具有较大的空间，结构简单，灵活多变。

技术领域

本发明涉及一种基于空间过约束四杆机构的可折叠并联机构。

背景技术

并联机构相比于串联机构，具有高刚度，高精度，承载能力强等诸多的优点，在工业机床，3D打印，航空航天领域都有很大的应用市场，一定程度上弥补了串联机构在工业应用上的不足，得到了业界诸多的关注以及研究，而具有少自由度的并联机构也成为并联机构领域研究的一大热点。

空间可折展结构是随着航天科技的发展而诞生的一种新型结构，它在发射过程中处于折叠收纳状态，体积最小；入轨后，可折展结构可按设计展开成较大的运行工作状态；返回或回收时，该结构可再次折叠收拢进入飞船。

虽然并联机构以及可展机构都发展的相对成熟，但是具有可展性能的并联机构现在却很少人研究以及关注，这种具有可展性的并联机构可以工作在特殊的场合，当它在运输以及需要自我保护时处于折叠状态，当它处于工作状态时，处于展开状态。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单，具有可展性能，灵活多变的基于空间过约束四杆机构的可折叠并联机构。

本发明采用以下方案实现：一种基于空间过约束四杆机构的可折叠并联机构，包括具有六个连接顶点的多边形静平台和位于静平台上方或下方具有三个连接顶点的多边形动平台，静平台的六个连接顶点由相邻两个连接顶点构成一组，共分成三组，所述动平台的三个连接顶点分别通过支链与静平台上的三组连接顶点对应连接；所述支链包括具有三个连接顶点的多边形连接单元、两个中间连杆和一个过渡连杆，多边形连接单元的其中两个连接顶点分别与两个中间连杆的一端通过转动副活动连接，连接单元的第三个连接顶点与动平台的连接顶点通过球副活动连接，两个中间连杆的另一端分别通过转动副与过渡连杆两端活动连接；过渡连杆的两端又各通过一个球副与静平台上对应组的两连接顶点活动连接；过渡连杆的任意一端的转动副轴线均通过该端球副的中心。

进一步的，所述支链的多边形连接单元、两个中间连杆和一个过渡连杆通过四个转动副连接形成单自由度空间单环过约束机构；所述单自由度空间单环过约束机构中的四个转动副按连接顺序每相邻两个转动副轴线之间存在公法线、共四条公法线形成对边相等的空间四边形。

进一步的，所述单自由度空间单环过约束机构中的四个转动副按连接顺序每相邻两个转动副轴线之间存在夹角、共四个夹角交替相等。

进一步的，所述单自由度空间单环过约束机构中连接两中间连杆和多边形连接单元的两个转动副轴线之间的夹角正弦值与该两转动副轴线之间公法线线段长度之间的比值等于中间连杆两端的两个转动副轴线之间的夹角正弦值与该两转动副轴线之间公法线线段的长度之间的比值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明基于空间过约束四杆机构的可折叠并联机构具有可展性能，折叠时形成一个四面体结构，体积较小，便于运输以及存放，展开时，具有较大的空间，整个结构构造简单，灵活多变，并且具有刚度大的，稳定性好的优点，在航空航天，土木工程中具有重要意义和广泛的应用前景。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例构造立体图；