[发明专利]一种对称三自由度移动耦合机构

摘要

一种对称三自由度移动耦合机构，基于三自由度移动对称并联机构，采用在并联机构支链间添加耦合杆组的方式来构造耦合机构的技术方案。为了便于在连杆上添加耦合支链，以含有R副较多的3‑RRUR并联机构为基础，在保证机构的自由度不变的情况下，在并联支链上选取合适的耦合节点位置并且添加合适的耦合杆组形成对称的三自由度移动耦合机构。该机构具有刚度大，承载能力强，运动平稳，装配和维修方便的特点，为多环耦合机构的构型综合提供了新思路。

主权项

1.一种对称三自由度移动耦合机构，其特征在于：本机构基于三自由度移动对称并联机构，采用在并联机构支链间添加耦合杆组的方式来构造耦合机构的技术方案；为了便于在连杆上添加耦合支链，以含有R副较多的3‑RRUR并联机构为基础，在保证机构的自由度不变的情况下，在并联支链上选取合适的耦合节点位置并且添加合适的耦合杆组形成对称的三自由度移动耦合机构；该机构包括机架D1、动平台M1以及连接机架与动平台的三个分支和三个耦合杆组；三个分支包括第一分支、第二分支、第三分支；三个耦合杆组包括第一耦合杆组、第二耦合杆组、第三耦合杆组；每个耦合杆组与其中两个分支连接，三个分支和三个耦合杆组间隔连接形成环状耦合结构，将每个分支中与耦合杆组相连的点称为耦合节点；三个耦合节点分别为第一分支耦合节点N1、第二分支耦合节点N2和第三分支耦合节点N3；第一分支包括机架的第一转动副R11、有第一分支耦合节点杆件的转动副R12、第一虎克铰U1、动平台第一转动副R13；机架的第一转动副R11与有第一分支耦合节点杆件的转动副R12通过第一连杆L1连接，有第一分支耦合节点杆件的转动副R12与第一虎克铰的第一转动副U11通过第二连杆L2连接，第一虎克铰的第二转动副U12与动平台第一转动副R13通过第三连杆L3连接；机架的第一转动副R11、第一分支耦合节点杆件的转动副R12、第一虎克铰的第一转动副U11相互平行；第一虎克铰的第二转动副U12和动平台第一转动副R13相互平行；第二分支包括机架的第二转动副R21、有第二分支耦合节点杆件的转动副R22、第二虎克铰U2、动平台第二转动副R23；机架的第二转动副R21与有第二分支耦合节点杆件的转动副R22通过第四连杆L4连接，有第二分支耦合节点杆件的转动副R22与第二虎克铰的第一转动副U21通过第五连杆L5连接，第二虎克铰的第二转动副U22与动平台第二转动副R23通过第六连杆L6连接；机架的第二转动副R21、有第二分支耦合节点杆件的转动副R22、第二虎克铰的第一转动副U21相互平行；第二虎克铰的第二转动副U22和动平台第二转动副R23相互平行；第三分支包括机架的第三转动副R31、有第三分支耦合节点杆件的转动副R32、第三虎克铰U3、动平台第三转动副R33；机架的第三转动副R31与有第三分支耦合节点杆件的转动副R32通过第七连杆L7连接，有第三分支耦合节点杆件的转动副R32与第三虎克铰的第一转动副U31通过第八连杆L8连接，第三虎克铰的第二转动副U32与动平台第三转动副R33通过第九连杆L9连接；机架的第三转动副R31、有第三分支耦合节点杆件的转动副R32、第三虎克铰的第一转动副U31相互平行；第三虎克铰的第二转动副U32和动平台第一转动副R33相互平行；选择正三角形构件为动平台M1，第一分支通过动平台的第一转动副R13连接到动平台M1，第二分支通过动平台的第二转动副R23连接到动平台M1，第三分支通过动平台的第三转动副R33连接到动平台M1，所述三个分支并联到动平台M1上；另外，第一分支耦合节点N1和第二分支耦合节点N2之间通过第一耦合杆组耦合连接，第二分支耦合节点N2和第三分支耦合节点N3之间通过第二耦合杆组耦合连接，第三分支耦合节点N3和第一分支耦合节点N1之间通过第三耦合杆组耦合连接；第一耦合杆组表示为运动链‑aR14‑bR15‑P1‑cR24‑dR25‑，中间转动副aR14和中间转动副bR15相互平行且平行于有第一分支耦合节点杆件的转动副R12，中间转动副cR24和中间转动副dR25相互平行且平行于有第二分支耦合节点杆件的转动副R22，第一移动副P1与中间转动副bR15及中间转动副dR25分别成120度夹角；第二耦合杆组表示运动链‑eR26‑fR27‑P2‑hR35‑gR34‑，中间转动副eR26和中间转动副fR27相互平行且平行于有第二分支耦合节点杆件的转动副R22，中间转动副gR34和中间转动副hR35相互平行且平行于机架的第三转动副R31，第二移动副P2与中间转动副fR27及中间转动副hR35分别成120度夹角；第三耦合杆组表示为运动链‑iR36‑jR37‑P3‑lR17‑kR16‑，中间转动副iR36和中间转动副jR37相互平行且平行于有第三分支耦合节点杆件的转动副R32，中间转动副kR16和中间转动副lR17相互平行且平行于有第一分支耦合节点杆件的转动副R12，第三移动副P3与中间转动副kR16及中间转动副lR37分别成120度夹角；中间转动副aR14用以连接第一耦合杆组的第二连杆和第十连杆；中间转动副bR15用以连接第一耦合杆组的第十连杆和第一移动副；中间转动副cR24用以连接第一耦合杆组的第五连杆和第十一连杆；中间转动副dR25用以连接第一耦合杆组的第十一连杆和第一移动副；中间转动副eR26用以连接第二耦合杆组的第五连杆和第十二连杆；中间转动副fR27用以连接第二耦合杆组的第十二连杆和第二移动副；中间转动副gR34用以连接第二耦合杆组的第八连杆和第十三连杆；中间转动副hR35用以连接第二耦合杆组的第十三连杆和第二移动副；中间转动副iR36用以连接第三耦合杆组的第八连杆和第十四连杆；中间转动副jR37用以连接第三耦合杆组的第十四连杆和第三移动副；中间转动副kR16用以连接第三耦合杆组的第二连杆和第十五连杆；中间转动副lR17用以连接第三耦合杆组的第十五连杆和第三移动副。