[发明专利]具有单自由度移动的双正四面体叠加对称耦合机构

摘要

本发明公开了具有单自由度移动的双正四面体叠加对称耦合机构，基于正多面体结构组成框架的特点，采用一种具有单自由度移动对称耦合机构的技术方案。根据组成正多面体几何要素的特点，选择两个结构尺寸完全相同的正四面体，选择将这两个正四面体各自包含的正三角形面重合，得到新的空间多面体。该机构分支结构简单并且对称，整个机构框架基于两个正四面体组合得到的空间多面体结构，将正三角形构件形式的基座和动平台用一种正四边形节点构件和二副杆构件耦合连接得到，整个机构以连接基座和动平台的几何中心的直线为对称轴，前期装配和后期维修简单方便具有良好的应用前景。

主权项

1.具有单自由度移动的双正四面体叠加对称耦合机构，其特征在于：根据组成正多面体几何要素的特点，选择两个结构尺寸完全相同的正四面体即ABCD和A’B’C’D’，选择将这两个正四面体各自包含的正三角形面BCD和B’C’D’重合，得到新的空间多面体ABCDA’或A B’C’D’A’，其中B与B’重合、C与C’重合、D与D’重合；用三个正四边形构件分别代替重合点B’、C’和D’，用两个正三角形构件代替A和A’，用六个含有两个转动副的连杆代替空间多面体的六条棱边AB、AC、AD、A’B’、A’C’和A’D’，下述方案的含有两个转动副的连杆简称为连杆，用三个两杆三转动副杆组代替重合的棱边BC或B’C’，CD或C’D’以及BD或B’D’，下述方案的两杆三转动副杆组简称为杆组；根据空间多面体ABCDA’的所有棱边和顶点的几何结构特点，用六个连杆和三个杆组连接两个正三角形构件和三个正四边形构件得到耦合机构；每个正三角形构件上的三个转动副轴线均位于三角形平面内，且相邻轴线之间的夹角均为60°；每个正四边形构件的四个转动副轴线均位于构件本身所在平面内，且相邻转动副轴线相互垂直，对边轴线相互平行；每个杆组由两个连杆串联得到，所述连杆均为包含两个连接转动副的连接杆件，并且这两个转动副轴线相平行；该机构包括机架D1、动平台M1以及连接机架与动平台的三条分支和三个耦合杆组；三条分支包括第一分支、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条分支连接，三条分支和三个耦合杆组间隔连接形成网状耦合结构，将每条分支中连接耦合杆组的三个正四边形构件均定义为节点构件，分别为第一节点构件N1、第二节点构件N2和第三节点构件N3；第一分支包括机架的第一转动副R1、第一节点构件的第一转动副R11、第一节点构件的第四转动副R14、动平台第一转动副R41；机架的第一转动副R1与第一节点构件的第一转动副R11通过第一连杆L1连接，第一节点构件的第四转动副R14与动平台第一转动副R41通过第二连杆L2连接；第二分支包括机架的第二转动副R2、第二节点构件的第一转动副R21、第二节点构件的第四转动副R24、动平台第二转动副R42；机架的第二转动副R2与第二节点构件的第一转动副R21通过第三连杆L3连接，第二节点构件的第四转动副R24与动平台第二转动副R42通过第四连杆L4连接；第三分支包括机架的第三转动副R3、第三节点构件的第一转动副R31、第三节点构件的第四转动副R34、动平台第三转动副R43；机架的第三转动副R3与第三节点构件的第一转动副R31通过第五连杆L5连接，第三节点构件的第四转动副R34与动平台第三转动副R43通过第六连杆L6连接。