一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，它由靜平臺、動平臺和連接動、靜平臺的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈構(gòu)成，所述第一支鏈、所述第二支鏈和所述第三支鏈呈120度空間對稱分布。本實用新型的一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)由連桿、虎克鉸鏈和轉(zhuǎn)動副組成，各支鏈完全由普通簡單鉸鏈組成，機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配；由于機構(gòu)內(nèi)部不具有特殊復雜鉸鏈，機構(gòu)剛度性能優(yōu)越，可應用于衛(wèi)星追蹤定位，機器人肩/腕關(guān)節(jié)姿態(tài)調(diào)整等場合。
【專利說明】一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，尤其涉及支鏈非對稱的兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應用前景，可用于星間鏈路衛(wèi)星的定位追蹤裝置，機器人肩丨腕關(guān)節(jié)，微創(chuàng)手術(shù)機器手等，上述應用領(lǐng)域均要求兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)易于裝配并具有一定的剛度性能。
[0003]目前，已提出的并聯(lián)機構(gòu)主要存在以下不足:1)已提出的兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜，多含復雜鉸鏈，如專利⑶102079090八和⑶102294693八中所述機構(gòu)由多條支鏈組成，結(jié)構(gòu)復雜；支鏈包含復雜鉸鏈，裝配難度高已有機構(gòu)無法提供足夠的剛度以完成所需操作，如專利⑶102126212八和⑶103624559八所描述的機構(gòu)結(jié)構(gòu)特征可等同為一類平面機構(gòu)，該機構(gòu)無法為機構(gòu)法線方向提供足夠的支撐剛度，故無法支撐衛(wèi)星、機器人手臂等完成所需追蹤定位操作。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)無法滿足上述應用領(lǐng)域的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于克服已有技術(shù)的缺點，提供一種鉸鏈結(jié)構(gòu)簡單、剛度性能優(yōu)越的新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)。
[0006]為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]本實用新型的一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，它由靜平臺、動平臺和連接動、靜平臺的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈構(gòu)成，所述第一支鏈、所述第二支鏈和所述第三支鏈呈120度空間對稱分布；
[0008]所述第一支鏈包括安裝在靜平臺上的第一靜平臺轉(zhuǎn)動副，所述的第一靜平臺轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)軸與下弧形桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述下弧形桿另一端通過第一中間轉(zhuǎn)動副與上弧形桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述上弧形桿另一端通過第一動平臺轉(zhuǎn)動副與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副、第一中間轉(zhuǎn)動副和第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線匯交于動平臺的中心點；
[0009]所述第二支鏈包括安裝在靜平臺上的第二靜平臺虎克鉸鏈，所述的靜平臺通過第二靜平臺虎克鉸鏈與第一下連桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述第一下連桿另一端通過第二中間轉(zhuǎn)動副與第一上連桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述第一上連桿另一端通過第二動平臺虎克鉸鏈與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述第二靜平臺虎克鉸鏈近架軸線和第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線匯交于所述動平臺的中心點，所述第二靜平臺虎克鉸鏈遠架軸線、第二中間轉(zhuǎn)動副軸線和第二動平臺虎克鉸鏈遠架軸線彼此平行；
[0010]所述第三支鏈包括安裝在靜平臺上的第三靜平臺轉(zhuǎn)動副，所述的靜平臺通過第三靜平臺轉(zhuǎn)動副與第二下連桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述第二下連桿另一端通過第三中間轉(zhuǎn)動副與第二上連桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述第二上連桿另一端通過第三動平臺虎克鉸鏈與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線、第三中間轉(zhuǎn)動副軸線和第三動平臺虎克鉸鏈遠架軸線彼此平行，所述第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線通過所述動平臺的中心點；
[0011]所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線、第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線和第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線共面且呈120度對稱分布。
[0012]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0013]本實用新型的一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)由連桿、虎克鉸鏈和轉(zhuǎn)動副組成，各支鏈完全由普通簡單鉸鏈組成，機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配；由于機構(gòu)內(nèi)部不具有特殊復雜鉸鏈，機構(gòu)剛度性能優(yōu)越，可應用于衛(wèi)星追蹤定位，機器人肩/腕關(guān)節(jié)姿態(tài)調(diào)整等場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1所示的機構(gòu)中的第一支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是圖1所示的機構(gòu)中的第二支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是圖1所示的機構(gòu)中的第三支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]附圖標記:靜平臺1第一支鏈2第二支鏈3第三支鏈4動平臺5第一靜平臺轉(zhuǎn)動副6下弧形桿7第一中間轉(zhuǎn)動副8上弧形桿9第一動平臺轉(zhuǎn)動副10第二靜平臺虎克鉸鏈11第一下連桿12第二中間轉(zhuǎn)動副13第一上連桿14第二動平臺虎克鉸鏈15第三靜平臺轉(zhuǎn)動副16第二下連桿17第三中間轉(zhuǎn)動副18第二上連桿19第三動平臺虎克鉸鏈20動平臺中心點？第一靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線3第一中間轉(zhuǎn)動副軸線6第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線0第二靜平臺虎克鉸鏈近架軸線(1第二靜平臺虎克鉸鏈遠架軸線6第二中間轉(zhuǎn)動副軸線？第二動平臺虎克鉸鏈遠架軸線8第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線卜第三靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線1第三中間轉(zhuǎn)動副軸線』第三動平臺虎克鉸鏈遠架軸線&第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線III
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進行詳細描述。
[0020]如附圖所示的本實用新型的一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，由靜平臺1、動平臺5和連接動、靜平臺的第一支鏈2、第二支鏈3和第三支鏈4構(gòu)成，所述第一支鏈、所述第二支鏈和所述第三支鏈呈120度空間對稱分布；
[0021]所述第一支鏈2包括安裝在靜平臺1上的第一靜平臺轉(zhuǎn)動副6，所述的第一靜平臺轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)軸與下弧形桿7 —端轉(zhuǎn)動連接，所述下弧形桿7另一端通過第一中間轉(zhuǎn)動副8與上弧形桿9 一端轉(zhuǎn)動連接，所述上弧形桿9另一端通過第一動平臺轉(zhuǎn)動副10與動平臺5轉(zhuǎn)動連接，所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線￡1、第一中間轉(zhuǎn)動副軸線13和第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線(3匯交于動平臺的中心點？；
[0022]所述第二支鏈3包括安裝在靜平臺1上的第二靜平臺虎克鉸鏈11，所述的靜平臺1通過第二靜平臺虎克鉸鏈11與第一下連桿12 —端轉(zhuǎn)動連接，所述第一下連桿12另一端通過第二中間轉(zhuǎn)動副13與第一上連桿14 一端轉(zhuǎn)動連接，所述第一上連桿14另一端通過第二動平臺虎克鉸鏈15與動平臺5轉(zhuǎn)動連接，所述第二靜平臺虎克鉸鏈近架軸線(1和第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線卜匯交于所述動平臺的中心點？，所述第二靜平臺虎克鉸鏈遠架軸線6、第二中間轉(zhuǎn)動副軸線？和第二動平臺虎克鉸鏈遠架軸線8彼此平行；
[0023]所述第三支鏈4包括安裝在靜平臺1上的第三靜平臺轉(zhuǎn)動副16，所述的靜平臺1通過第三靜平臺轉(zhuǎn)動副16與第二下連桿17 —端轉(zhuǎn)動連接，所述第二下連桿17另一端通過第三中間轉(zhuǎn)動副18與第二上連桿19 一端轉(zhuǎn)動連接，所述第二上連桿19另一端通過第三動平臺虎克鉸鏈20與動平臺5轉(zhuǎn)動連接，所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線1、第三中間轉(zhuǎn)動副軸線』和第三動平臺虎克鉸鏈遠架軸線&彼此平行，所述第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線III通過所述動平臺的中心點？；
[0024]所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線0、第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線11和第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線III共面且呈120度對稱分布。
[0025]下面再結(jié)合每一幅圖對本實用新型加以詳細說明。
[0026]如圖1所示，本實用新型的一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，由靜平臺1、動平臺5和連接動、靜平臺的第一支鏈2、第二支鏈3和第三支鏈4構(gòu)成。所述第一支鏈2、所述第二支鏈3和所述第三支鏈4呈120度空間對稱分布形式，并具有不一致的機械結(jié)構(gòu)組成。
[0027]如圖2所示，所述第一支鏈2由第一靜平臺轉(zhuǎn)動副6、下弧形桿7、第一中間轉(zhuǎn)動副8、上弧形桿9和第一動平臺轉(zhuǎn)動副10組成。所述靜平臺1通過所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副6與所述下弧形桿7 —端轉(zhuǎn)動連接，所述下弧形桿7另一端通過所述第一中間轉(zhuǎn)動副8與所述上弧形桿9 一端轉(zhuǎn)動連接，所述上弧形桿9另一端通過所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副10與所述動平臺5轉(zhuǎn)動連接。所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線^所述第一中間轉(zhuǎn)動副軸線6和所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線。匯交于動平臺中心點？。
[0028]如圖3所示，所述第二支鏈3由第二靜平臺虎克鉸鏈11、第一下連桿12、第二中間轉(zhuǎn)動副13、第一上連桿14和第二動平臺虎克鉸鏈15組成。所述靜平臺1通過所述第二靜平臺虎克鉸鏈11與所述第一下連桿12 —端轉(zhuǎn)動連接，所述第一下連桿12另一端通過所述第二中間轉(zhuǎn)動副13與所述第一上連桿14 一端轉(zhuǎn)動連接，所述第一上連桿14另一端通過所述第二動平臺虎克鉸鏈15與所述動平臺5轉(zhuǎn)動連接。所述第二靜平臺虎克鉸鏈近架軸線(1和所述第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線卜匯交于所述動平臺中心點？，所述第二靜平臺虎克鉸鏈遠架軸線6、所述第二中間轉(zhuǎn)動副軸線？和所述第二動平臺虎克鉸鏈遠架軸線8彼此平行。
[0029]如圖4所示，所述第三支鏈4包括第三靜平臺轉(zhuǎn)動副16、第二下連桿17、第三中間轉(zhuǎn)動副18、第二上連桿19和第三動平臺虎克鉸鏈20。所述靜平臺1通過所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副16與所述第二下連桿17 —端轉(zhuǎn)動連接，所述第二下連桿17另一端通過所述第三中間轉(zhuǎn)動副18與所述第二上連桿19 一端轉(zhuǎn)動連接，所述第二上連桿19另一端通過所述第三動平臺虎克鉸鏈20與所述動平臺5轉(zhuǎn)動連接。所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線1、所述第三中間轉(zhuǎn)動副軸線』和所述第三動平臺虎克鉸鏈遠架軸線&彼此平行，所述第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線III通過所述動平臺中心點？。
[0030]所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線0、所述第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線11和所述第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線砠共面且呈120度對稱分布。
[0031]在所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副6、所述第一中間轉(zhuǎn)動副8和所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副10作用下，所述第一支鏈具有空間三自由度轉(zhuǎn)動能力。由于所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線^所述第一中間轉(zhuǎn)動副軸線6和所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線。匯交于所述動平臺中心點？，故所述第一支鏈2的三自由度轉(zhuǎn)動中心為動平臺中心點？，其三條轉(zhuǎn)動軸線分別與所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線￡1、所述第一中間轉(zhuǎn)動副軸線13和所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線0重合。
[0032]在所述第二靜平臺虎克鉸鏈11、所述第二中間轉(zhuǎn)動副13和所述第二動平臺虎克鉸鏈15作用下，所述第二支鏈具有空間三自由度轉(zhuǎn)動和空間兩自由度移動能力。所述第二靜平臺虎克鉸鏈近架軸線(1和所述第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線卜匯交于所述動平臺中心點？，所述第二靜平臺虎克鉸鏈遠架軸線6、所述第二中間轉(zhuǎn)動副軸線？和所述第二動平臺虎克鉸鏈遠架軸線8彼此平行且垂直于所述第二靜平臺虎克鉸鏈近架軸線(1及所述第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線匕故所述第二支鏈的三轉(zhuǎn)動中心為動平臺中心點？，其三條轉(zhuǎn)動軸線分別與第二靜平臺虎克鉸鏈近架軸線(1和所述第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線卜重合，與第二靜平臺虎克鉸鏈遠架軸線6平行，其兩自由度移動軸線為空間內(nèi)任意兩條垂直于所述第二靜平臺虎克鉸鏈遠架軸線6的互不平行的直線。
[0033]在所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副16、所述第三中間轉(zhuǎn)動副18和所述第三動平臺虎克鉸鏈20作用下，所述第三支鏈具有空間兩自由度轉(zhuǎn)動能力和空間兩自由度移動能力。所述第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線III通過所述動平臺中心點？，所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線1、所述第三中間轉(zhuǎn)動副軸線』和所述第三動平臺虎克鉸鏈遠架軸線&彼此平行且垂直于所述第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線III，故所述第三支鏈4的兩轉(zhuǎn)動中心為動平臺中心點？，兩條轉(zhuǎn)動軸線分別與所述第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線0和第三動平臺虎克鉸鏈遠架軸線匕平行，兩自由度移動軸線為空間內(nèi)任意兩條垂直于所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線1的互不平行的直線。(有關(guān)轉(zhuǎn)動中心點與移動平面的定義可詳見文獻“061^6 11.1116 116取'0即
0？130(178 ^1111 (1^1116111:81 七001111601181118111 (1681^11.16011 1&011
111601-7 1999 34:719-730.”汨6”6翼剛體位移李子群，機械設(shè)計基礎(chǔ)工具.機械原理1999^34:719-730.”)
[0034]由于所述第一支鏈2的三轉(zhuǎn)動中心、所述第二支鏈3的三轉(zhuǎn)動中心和所述第三支鏈4的兩轉(zhuǎn)動中心均為動平臺中心點？，故在所述第一支鏈2、所述第二支鏈3和所述第三支鏈4共同作用下，所述動平臺5可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動中心點為動平臺中心點？的兩自由度轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動軸線分別與第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線0和第三動平臺虎克鉸鏈遠架軸線&平行。同時，由于第一支鏈2不具有空間移動能力，故所述第二支鏈3和所述第三支鏈4的兩自由度移動能力被第一支鏈2限制，則所述動平臺5僅能夠?qū)崿F(xiàn)空間兩轉(zhuǎn)動運動。
[0035]當選取所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副6、所述第二靜平臺虎克鉸鏈11和所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副16作為驅(qū)動時，本實用新型的機構(gòu)為冗余驅(qū)動的一類新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)；當任意選取所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副6、所述第二靜平臺虎克鉸鏈11和所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副16中兩個運動副作為驅(qū)動時，本實用新型的機構(gòu)為非冗余驅(qū)動的一類新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)。
[0036]本實用新型的一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)由三條結(jié)構(gòu)互不相同的支鏈組成，各支鏈完全由普通鉸鏈即轉(zhuǎn)動副和虎克鉸鏈構(gòu)成，各支鏈完全由普通簡單鉸鏈組成，機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于裝配；由于機構(gòu)內(nèi)部不具有特殊復雜鉸鏈，機構(gòu)具有一定的剛度性能，故本實用新型的一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)可滿足衛(wèi)星定位追蹤，機器人手臂姿態(tài)調(diào)整等對于轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)的需求。
[0037]以上對本實用新型的描述僅僅是示意性的，而不是限制性的，所以，本實用新型的實施方式并不局限于上述的【具體實施方式】。如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護范圍的情況下，做出其他變化或變型，均屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，其特征在于:它由靜平臺、動平臺和連接動、靜平臺的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈構(gòu)成，所述第一支鏈、所述第二支鏈和所述第三支鏈呈120度空間對稱分布； 所述第一支鏈包括安裝在靜平臺上的第一靜平臺轉(zhuǎn)動副，所述的第一靜平臺轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)軸與下弧形桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述下弧形桿另一端通過第一中間轉(zhuǎn)動副與上弧形桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述上弧形桿另一端通過第一動平臺轉(zhuǎn)動副與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述第一靜平臺轉(zhuǎn)動副、第一中間轉(zhuǎn)動副和第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線匯交于動平臺的中心點； 所述第二支鏈包括安裝在靜平臺上的第二靜平臺虎克鉸鏈，所述的靜平臺通過第二靜平臺虎克鉸鏈與第一下連桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述第一下連桿另一端通過第二中間轉(zhuǎn)動副與第一上連桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述第一上連桿另一端通過第二動平臺虎克鉸鏈與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述第二靜平臺虎克鉸鏈近架軸線和第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線匯交于所述動平臺的中心點，所述第二靜平臺虎克鉸鏈遠架軸線、第二中間轉(zhuǎn)動副軸線和第二動平臺虎克鉸鏈遠架軸線彼此平行； 所述第三支鏈包括安裝在靜平臺上的第三靜平臺轉(zhuǎn)動副，所述的靜平臺通過第三靜平臺轉(zhuǎn)動副與第二下連桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述第二下連桿另一端通過第三中間轉(zhuǎn)動副與第二上連桿一端轉(zhuǎn)動連接，所述第二上連桿另一端通過第三動平臺虎克鉸鏈與動平臺轉(zhuǎn)動連接，所述第三靜平臺轉(zhuǎn)動副軸線、第三中間轉(zhuǎn)動副軸線和第三動平臺虎克鉸鏈遠架軸線彼此平行，所述第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線通過所述動平臺的中心點； 所述第一動平臺轉(zhuǎn)動副軸線、第二動平臺虎克鉸鏈近架軸線和第三動平臺虎克鉸鏈近架軸線共面且呈120度對稱分布。
【文檔編號】B25J9/00GK204209685SQ201420621439
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】宋軼民, 齊楊, 孫濤 申請人:天津大學