[发明专利]一种含有恰约束和复合驱动支链的并联机构

说明书

一种含有恰约束和复合驱动支链的并联机构。其包括定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链，具有三平动两转动的自由度。本发明优点：首先，通过两组驱动组件实现支链的复合驱动，减少了支链数，降低干涉，增大机构的工作空间，相较于直接驱动转动副等常规复合驱动方式，降低了控制难度；其次，采用恰约束主动支链与复合驱动支链相配合，使机构整体呈面对称，可以有效减小动平台的不可控误差，获得面对称的运动学和动力学性能，提高了各向同性性能；最后，复合驱动支链选用板状杆，相较于常规的伸缩杆，可以加强支链的径向刚度，增大机构的承载能力，提高运动稳定性。

技术领域

本发明属于并联机构技术领域，特别是涉及一种含有恰约束和复合驱动支链的五自由度并联机构。

背景技术

在现代装备制造业中，空间自由曲面类零部件在很多重要领域得到了广泛的应用，如汽车外壳、涡轮叶片、飞机蒙皮等。实现这类复杂曲面加工的机构应具备较高的灵活性，至少需要五个自由度的运动能力。与多轴串联加工机构相比，并联机构具有结构紧凑、刚度髙、承载能力强及响应速度快的优点。

复合驱动支链的构型方式应用到并联机构中，具有简化结构、降低干涉、增大工作空间的优点。中国专利CN201410448759.6中公开了一种复合驱动三分支六自由度运动模拟台，具有较强的承载能力。中国专利CN201410397874.5公开了一种冗余驱动六自由度运动模拟台，采用六条复合驱动支链，使动平台的有效工作空间有了一定的提高。与六自由度并联机构相比，五自由度并联机构既能够满足加工复杂曲面的要求，又有着结构更简单、驱动部件更少、运动学简单等优点。中国专利CN201110199258.5公开了一种含双复合驱动分支三腿五自由度并联机构，有较高的灵巧度并且结构较为简单。目前应用于并联机构的复合驱动支链多采用伸缩杆或转动副作为直接驱动，但是仅选用伸缩杆会降低径向刚度，直接驱动转动副的控制难度高，均会影响复合驱动支链的性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种含有恰约束和复合驱动支链的并联机构。

为了达到上述目的，本发明提供的含有恰约束和复合驱动支链的并联机构包括定平台、动平台、第一支链、第二支链和第三支链；

其中，定平台包括固定在地面上的底座和垂直固定在底座上的机架；

动平台的一端表面上固定有第二虎克铰支座和两个球铰支座；

第一支链与第二支链为复合驱动支链，每条复合驱动支链包括第一移动组件、第一连杆、第二连杆、第一驱动组件和第三驱动组件；第一移动组件包括第一导轨和与之配合的第一滑块；第一导轨为直线导轨，第一支链与第二支链中的两条第一导轨固定在机架的前端面上部两侧部位且关于机架的竖直中心轴线呈八字形对称设置；第一连杆的末端与固定在第一滑块上的第一铰接支座相连构成第一转动副，前端与第二连杆的后部相连构成第二转动副；第二连杆的前端通过一个球铰与球铰支座相连；第一转动副的转动轴线与第二转动副的转动轴线平行于第一导轨；第一驱动组件包括第一电机、第一丝杠以及第一丝杠螺母；第一电机固定在机架的前端面上，输出轴连接到第一丝杠上，并且第一丝杠平行于第一导轨，第一丝杠螺母与第一滑块固接；第一电机驱动第一丝杠旋转，并通过第一丝杠螺母带动第一滑块沿第一导轨移动；第三驱动组件包括第三电机以及与第三电机输出轴连接的伸缩杆，伸缩杆一端与第一连杆的末端相连构成第三转动副，另一端与第二连杆的后端相连构成第四转动副；第三转动副、第四转动副与第二转动副的转动轴线相互平行；第三电机驱动伸缩杆伸缩，并带动第二转动副转动；