[发明专利]含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种五自由度并联机构，更具体的说是含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构。

背景技术

并联机构在加工方面可实现高精度，复杂曲面加工，因此并联机床被视为加工制造业的一次革命性创新。并联机床在结构设计方面，由于对于Stewart平台的研究比较充分，所以六自由度并联加工机构相关专利涌现。但由于六自由度并联机床不仅会造成自由度和零件的浪费，还会增奇异产生的可能性、加机构的控制难度以及各支链间的耦合与干涉，实际加工中只需要五个自由度，故五自由度并联机床是加工制造的高效机构。虽然关于五自由度并联机床的研究逐渐成为研究热点，但由于其理论不够成熟，所以相关专利很少。本专利为一种含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构申请专利。

纵观并联机构相关专利，所有机构均是以驱动原件通过一条支链作用在动平台的一个作用点上进行驱动从而带动动平台运动，并没有出现过多条支链共同作用到动平台上的一个作用点且支链间的运动彼此不产生干涉的。本专利“含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构”，所含有的独立双输出复合万向节使得五条驱动支链的作用线通过各自连接的万向节十字轴轴心并且运动互不干涉，在动平台上产生少于支链数量的作用点从而带动动平台运动。这种结构不仅运动、动力学解简单易求、支链互不相关且控制容易，还能有效地避免奇异产生并减小动平台面积和运动惯性力，摆脱了运动支链条数对并联机构平台的束缚，使得两支链在一点连接不仅理论上可行，而且现实在上也得以实现。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构，本机构能使并联机床实现通过五条支链带动四个作用点运动来准确驱动动平台，并保证共作用点的两条支链的运动相互独立同时支链轴线时刻通过作用点；独立双输出复合万向节应用在多支链并联机床上，不仅可以使得机构平台形状和其上的作用点个数不再受到运动支链的限制，也可以帮助并联机构进行结构参数的优化和特殊构型的设计。

为解决上述技术问题，本发明涉及一种五自由度并联机构，更具体的说是含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构，包括静平台、动平台、中间支链、独立作用点支链和共作用点支链，本机构能使并联机床实现通过五条支链带动四个作用点运动来准确驱动动平台，并保证共作用点的两条支链的运动相互独立同时支链轴线时刻通过作用点。独立双输出复合万向节应用在多支链并联机床上，不仅可以使得机构平台形状和其上的作用点个数不再受到运动支链的限制，也可以帮助并联机构进行结构参数的优化和特殊构型的设计。

中间支链的一端与静平台相连接，中间支链的另一端与动平台相连接，独立作用点支链的一端与静平台相连接，独立作用点支链的另一端与动平台相连接，共作用点支链的一端与静平台相连接，共作用点支链的另一端与动平台相连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构所述静平台的形状为直角梯形。静平台上设置有球副连接机构Ⅰ、球副连接机构Ⅱ、球副连接机构Ⅲ、球副连接机构Ⅳ和普通万向节机构Ⅰ，球副连接机构Ⅰ与球副连接机构Ⅱ分别设置在静平台的直角边上的两个顶点处。球副连接机构Ⅲ与球副连接机构Ⅳ分别设置在静平台的斜边上的两个顶点处。普通万向节机构Ⅰ设置在静平台上位于以直角边为边的正方形的中心处。

作为本技术方案的进一步优化，本发明含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构所述动平台上设置有普通万向节机构Ⅱ、普通万向节机构Ⅲ、独立双输出复合万向节机构和普通万向节机构Ⅳ，动平台的形状为底边和高相等的等腰三角形或者等腰直角三角形。当动平台的形状为底边和高相等的等腰三角形时，普通万向节机构Ⅱ设置在此等腰三角形的顶点处，普通万向节机构Ⅲ与独立双输出复合万向节机构分别设置在腰与底边的两个交点处，普通万向节机构Ⅳ设置在高的中点处。

当动平台的形状为等腰直角三角形时，普通万向节机构Ⅱ与独立双输出复合万向节机构分别设置在等腰直角三角形腰与底边的两个交点处，普通万向节机构Ⅲ设置在直角处，普通万向节机构Ⅳ设置在底边的中点处。

作为本技术方案的进一步优化，本发明含有独立双输出复合万向节的少作用点五自由度并联机构所述中间支链的一端与静平台上的普通万向节机构Ⅰ相连接，中间支链的另一端与动平台上的普通万向节机构Ⅳ相连接。