[发明专利]一种球面运动并联机构

权利要求书

1.一种球面运动并联机构，它包括八个连杆、两个构件以及连接它们的运动副，其特征在于：所述八个连杆中有两个或四个为齿轮连杆，该齿轮连杆的一端为齿轮，所述构件为两侧设有转动轴线交于一点的转动副，且中间设有转动轴线垂直于中间平面的转动副的连接件，第一连杆为固定连杆，其一端通过转动副一与齿轮连杆一的一端连接，齿轮连杆一的齿轮端与齿轮连杆二的齿轮端啮合，形成齿轮副一，且传动比为1；构件一的上下两端分别通过转动副三和转动副二与齿轮连杆二和齿轮连杆一的齿轮端连接；齿轮连杆二的另一端通过转动副四与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过转动副五与齿轮连杆三的一端连接，齿轮连杆三的齿轮端与齿轮连杆四的齿轮端啮合，形成齿轮副二，且传动比为1；构件二的上下分别通过转动副六和转动副七与齿轮连杆三和齿轮连杆四的齿轮端连接，齿轮连杆四的一另端通过转动副八与第一连杆的另一端连接；第三连杆的一端通过转动副九与构件一的中部连接，第三连杆的另一端通过转动副十与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过转动副十一与构件二的中部连接；构件一通过三自由度平面子链与构件二连接，所述三自由度平面子链由两个连杆和三个运动副连接而成，三个运动副中，一个运动副为转动副，另外两个运动副分别为转动副或移动副，转动副的轴线相互平行且垂直于中间平面，移动副的移动中心线与转动副的轴线相互垂直；转动副一、二、三、四、五、六、七和八的轴线汇交于球面连杆的球心，即机构的转动中心；构件一的上下两个转动副轴线分别与齿轮副一的上下两个齿轮中心轴线重合，构件二的上下两个转动副轴线分别与齿轮副二的上下两个齿轮中心轴线重合，第一连杆和第二连杆、齿轮连杆一和齿轮连杆二、齿轮连杆三和齿轮连杆四两端转动副轴线之间的夹角分别对应相等。

2.根据权利要求1所述的球面连杆运动装置，其特征在于：所述三自由度平面子链由两个连杆和三个运动副连接而成，三个运动副中，一个运动副为转动副，另外两个运动副分别为转动副或移动副，且三自由度平面子链中转动副的轴线相互平行，移动副的移动中心线与转动副的轴线相互垂直；三自由度平面子链有以下7种组成形式：RRR、RPR、RRP、PRR、RPP、PRP、PPR，R代表转动副，P代表移动副。

3.根据权利要求1所述的球面运动并联机构，其特征在于：第一连杆与第二连杆的对称面为中间平面，机构关于中间平面对称，三自由度平面子链中的转动副轴线垂直于中间平面；第一连杆和第二连杆、各齿轮连杆均为球面连杆，其球心在空间重合于一点，即为该机构的转动中心。所述球面连杆为所有点都在以空间一点为球心的同心球面上的连杆。第一连杆和第二连杆、齿轮连杆一和齿轮连杆二、齿轮连杆三和齿轮连杆四两端转动副轴线之间的夹角分别对应相等。

4.根据权利要求1所述的球面运动并联机构，其特征在于：去掉两个齿轮副中的一个，转动副六和转动副七轴线间夹角为零或与原齿轮副两个齿轮中心轴线间的夹角相等。

5.根据权利要求1所述的球面运动并联机构，其特征在于：中间部分的三自由度平面子链替换成一个弧形移动副，该弧形移动副的移动中心线为位于中间平面上且以转动中心为圆心的弧线。

6.根据权利要求1所述的球面运动并联机构，其特征在于：将多个上述机构进行连接，连接后能够将机构的运动放大，连接时可将前一机构的末端连杆与下一机构的固定连杆合并为一新的单元连接件，并且相邻机构间通过齿轮啮合进行运动的传递。