单自由度移动十二面体可展对称耦合机构的制作方法

文档序号:11119794阅读:来源:国知局

技术特征:

1.单自由度移动十二面体可展对称耦合机构,其特征在于:该机构基于正十二面体的几何组成特点和对称性,形成了一种具有单自由度移动对称可展耦合机构;一个正十二面体包含二十个顶点和三十条棱边,由十二个完全相同的正五边形围成;

将正五边形面A1A2A3A4A5和B1B2B3B4B5看作一个几何要素,用一个正五边形构件代替,其余的十个顶点分别为C、C’、D、D’、E、E’、F、F’、G、G’,用十个等腰三角形构件代替,其余的二十条棱边A1C、A2D、A3E、A4F、A5G、B1C’、B2D’、B3E’、B4F’和B5G’用二十个含有两个转动副的连杆代替;每个五边形构件上的五个转动副轴线均位于五边形平面内,且相邻轴线之间的夹角均为108°;将正五边形构件的五个转动副轴线按顺时针方向分别标记为a1、a2、a3、a4、a5,连接a1、a3和a4轴线的中点得到等腰三角形构件,等腰三角形构件上的三个转动副均位于三角形平面内;每个连杆均为包含两个连接转动副的同一类连接杆件,并且这两个转动副的轴线相平行;

该机构包括机架(D1)、动平台(M1)以及连接机架(D1)与动平台(M1)的五条分支和五个耦合支链;五条分支包括第一分支、第二分支、第三分支、第四分支、第五分支;五个耦合支链包括第一耦合支链、第二耦合支链、第三耦合支链、第四耦合支链、第五耦合支链;每个耦合支链与其中两条相邻分支连接,五条分支和五个耦合支链间隔连接形成网状耦合结构,将十个等腰三角形构件均定义为节点构件,其中与机架(D1)直接连接的五个节点构件对应各自所在的分支,分别为机架节点构件一(N1)、机架节点构件二(N2)、机架节点构件三(N3)、机架节点构件四(N4)和机架节点构件五(N5),与动平台(M1)直接连接的五个节点构件对应各自所在的分支,分别为动平台节点构件一(N1)、动平台节点构件二(N2)、动平台节点构件三(N3)、动平台节点构件四(N4)和动平台节点构件五(N5);

第一分支包括第一连杆(L1)、机架节点构件一(N1)、第二连杆(L2)、动平台节点构件一(T1)、第三连杆(L3);第一连杆(L1)与机架(D1)通过机架第一转动副(R1)连接,第一连杆(L1)与机架节点构件一(N1)通过机架节点构件一的第一转动副(R11)连接,第二连杆(L2)与机架节点构件一(N1)通过机架节点构件一的第二转动副(R12)连接,第二连杆(L2)与动平台节点构件一(T1)通过动平台节点构件一的第一转动副(R14)连接,第三连杆(L3)与动平台节点构件一(T1)通过动平台节点构件一的第三转动副(R16)连接,第一分支表示为简单串联运动链R1-R11-R12-R14-R16-;

第二分支包括第四连杆(L4)、机架节点构件二(N2)、第五连杆(L5)、动平台节点构件二(T2)、第六连杆(L6);第四连杆(L4)与机架(D1)通过机架第二转动副(R2)连接,第四连杆(L4)与机架节点构件二(N2)通过机架节点构件二的第一转动副(R21)连接,第五连杆(L5)与机架节点构件二(N2)通过机架节点构件二的第二转动副(R22)连接,第五连杆(L5)与动平台节点构件二(T2)通过动平台节点构件二的第一转动副(R24)连接,第六连杆(L6)与动平台节点构件二(T2)通过动平台节点构件二的第三转动副(R26)连接,第二分支表示为简单串联运动链R2-R21-R22-R24-R26-;

第三分支包括第七连杆(L7)、机架节点构件三(N3)、第八连杆(L8)、动平台节点构件三(T3)、第九连杆(L9);第七连杆(L7)与机架(D1)通过机架第三转动副(R3)连接,第七连杆(L7)与机架节点构件三(N3)通过机架节点构件三的第一转动副(R31)连接,第八连杆(L8)与机架节点构件三(N3)通过机架节点构件三的第二转动副(R32)连接,第八连杆(L8)与动平台节点构件三(T3)通过动平台节点构件三的第一转动副(R34)连接,第九连杆(L9)与动平台节点构件三(T3)通过动平台节点构件三的第三转动副(R36)连接,第三分支表示为简单串联运动链R3-R31-R32-R34-R36-;

第四分支包括第十连杆(L10)、机架节点构件四(N4)、第十一连杆(L11)、动平台节点构件四(T4)、第十二连杆(L12);第十连杆(L10)与机架(D1)通过机架第四转动副(R4)连接,第十连杆(L10)与机架节点构件四(N4)通过机架节点构件四的第一转动副(R41)连接,第十一连杆(L11)与机架节点构件四(N4)通过机架节点构件四的第二转动副(R42)连接,第十一连杆(L11)与动平台节点构件四(T4)通过动平台节点构件四的第一转动副(R44)连接,第十二连杆(L12)与动平台节点构件四(T4)通过动平台节点构件四的第三转动副(R46)连接,第四分支表示为串联运动链R4-R41-R42-R44-R46-;

第五分支包括第十三连杆(L13)、机架节点构件五(N5)、第十四连杆(L14)、动平台节点构件五(T5)、第十五连杆(L15);第十三连杆(L13)与机架(D1)通过机架第五转动副(R5)连接,第十三连杆(L13)与机架节点构件五(N5)通过机架节点构件五的第一转动副(R51)连接,第十四连杆(L14)与机架节点构件五(N5)通过机架节点构件五的第二转动副(R52)连接,第十四连杆(L14)与动平台节点构件五(T5)通过动平台节点构件五的第一转动副(R54)连接,第十五连杆(L15)与动平台节点构件五(T5)通过动平台节点构件五的第三转动副(R56)连接,第五分支表示为简单串联运动链R5-R51-R52-R54-R56-;

选择正五边形构件(M1)为动平台,第一分支通过动平台的第一转动副(R61)连接到动平台(M1),第二分支通过动平台的第二转动副(R62)连接到动平台(M1),第三分支通过动平台的第三转动副(R63)连接到动平台(M1),第四分支通过动平台的第四转动副(R64)连接到动平台(M1),第五分支通过动平台的第五转动副(R65)连接到动平台(M1),所述五个分支并联到动平台(M1)上;另外,第一分支动平台节点构件一(T1)和第二分支机架节点构件二(N2)之间通过第一耦合支链(C1)耦合连接,第二分支动平台节点构件二(T2)和第三分支机架节点构件三(N3)之间通过第二耦合支链(C2)耦合连接,第三分支动平台节点构件三(T3)和第四分支机架节点构件四(N4)之间通过第三耦合支链(C3)耦合连接,第四分支动平台节点构件四(T4)和第五分支机架节点构件五(N5)之间通过第四耦合支链(C4)耦合连接,第五分支动平台节点构件五(T5)和第一分支机架节点构件一(N1)之间通过第五耦合支链(C5)耦合连接;第一耦合支链(C1)与动平台节点构件一(T1)通过动平台节点构件一第二转动副(R15)连接,第一耦合支链(C1)与机架节点构件二(N2)通过机架节点构件二第三转动副(R23)连接,第一耦合支链表示为R15-R23-,第二耦合支链(C2)与动平台节点构件二(T2)通过动平台节点构件二第二转动副(R25)连接,第二耦合支链(C2)与机架节点构件三(N3)通过机架节点构件三第三转动副(R33)连接,第二耦合支链表示为R25-R33-,第三耦合支链(C3)与动平台节点构件三(T3)通过动平台节点构件三第二转动副(R35)连接,第三耦合支链(C2)与机架节点构件四(N4)通过机架节点构件四第三转动副(R43)连接,第三耦合支链可以表示为R35-R43-,第四耦合支链(C4)与动平台节点构件四(T4)通过动平台节点构件四第二转动副(R45)连接,第四耦合支链(C4)与机架节点构件五(N5)通过机架节点构件五第三转动副(R53)连接,第四耦合支链可以表示为R45-R53-,第五耦合支链(C5)与动平台节点构件五(T5)通过动平台节点构件五第二转动副(R55)连接,第五耦合支链(C5)与机架节点构件一(N1)通过机架节点构件一第三转动副(R13)连接,第五耦合支链表示为R55-R13-。

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