[發明專利]多桿同心復合球鉸

無效

• 申請號: 201010247893.1
• 申請日: 2010-08-09
• 公開（公告）號: CN102374225A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 王超群;繆群華;吳洪濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16C11/00
• 分類號: F16C11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種多桿同心復合球鉸，屬于剛性連接元件技術領域。

背景技術

球鉸是在機械系統中廣泛應用的一類運動副，它具有用途廣泛、自由度多、運動空間大和傳動力大和耐磨損的特點。目前市場上出現最多的就是普通的球鉸，即所謂“球-球窩”型，屬于三級副，只連接兩個桿件。它具有轉動范圍小、結構復雜、制造困難的缺點。

在某些應用場合，如八面體Stewart平臺(圖1所示)，有六根桿件連接三角形的上、下平臺，其中兩根桿件和平臺共用一個球鉸，這就需要所謂多桿同心復合球鉸。由于用傳統的球鉸或虎克鉸很難組合成同心球鉸，很多研究人員開發了如圖2所示的一般Stewart平臺(6-SPS機構)，它的上下平臺上的球形關節副是分開的，這樣可以采用普通的球鉸來連接，但同時也大大增加了機構的運動學方程的復雜程度。

發明內容

要解決的技術問題：為了解決如上所述的現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種能連接多個桿件且各桿件的轉動中心在同一個點上的多桿同心復合球鉸。

技術方案：為了達到上述發明的目的，本發明所采用的技術方案為：一種多桿同心復合球鉸，其特征在于：由多個偏心平面鉸鏈組合而成，偏心平面鉸鏈主要由合頁軸、合頁、直桿、彎桿以及若干銷軸組成。所述的合頁軸為帶有兩個卡簧槽的光軸，插入合頁孔中且能在合頁孔中自由繞自身軸線轉動；所述直桿、彎桿以及合頁上開有銷軸孔，通過銷軸將直桿、彎桿以及合頁連接在一起；合頁軸插入合頁孔后，在合頁軸的兩個卡簧槽內裝有軸用卡簧，以實現合頁軸的軸向固定。

上述的兩直桿上兩銷軸孔之間的距離CE、GH與兩彎桿上兩銷軸孔之間的距離DF、FI均相等。

上述的兩合頁上兩銷軸孔之間的距離CD、HI與兩彎桿上兩銷軸孔之間的距離EF、FG均相等。

上述的兩彎桿的彎曲角度∠GFD和∠EFI相等。

上述的所有銷軸孔直徑均相同。

上述的銷軸為臺階軸。

上述的偏心平面鉸鏈可以實現合頁軸繞轉動中心做球面運動。

上述的合頁軸上可以套兩個合頁，這樣可以將更多的偏心平面鉸鏈連在一起，組成多桿同心復合球鉸。

本發明的多桿同心復合球鉸是由多個偏心平面鉸鏈連在一起實現的，經過特殊設計，結構簡單、轉動范圍大，極易加工?？梢詰迷谛枰獜秃锨蜚q的各種機構，如并聯機構、可變桁架機構等場合。一方面能保證多桿共用一個轉動中心，另一方面保證其轉動范圍大、結構簡單、容易加工的優點。

附圖說明

圖1是八面體Stewart平臺示意圖。

圖2是6-SPS機構示意圖。

圖3是偏心平面鉸鏈示意圖。

圖4是直桿和彎桿示意圖。

圖5是銷軸的示意圖。

圖6是合頁軸的示意圖。

圖7是兩片合頁的三維圖。

圖8是三桿同心復合球鉸示意圖。

圖9是四桿同心復合球鉸三維圖。

圖10是由三桿同心復合球鉸連接的四面體結構示意圖。

圖11是由四桿同心復合球鉸連接的八面體結構模型圖。

具體實施方案

如圖3～8所示，本發明所實現的多桿同心復合球鉸，主要由圖3所示的偏心平面鉸鏈連接而成。圖3所示的偏心平面鉸鏈由合頁軸(1)、合頁(2)、直桿(3)、彎桿(4)以及若干銷軸(5)組成。其中合頁軸(1)可以繞轉動中心做球面運動。

合頁軸(1)與合頁(2)的孔屬于緊密間隙配合，保證合頁軸(1)可以在合頁(2)的孔中繞自身軸線轉動。

合頁軸(1)插入合頁(2)的孔中后，在合頁軸(1)的兩個卡簧槽內裝有軸用卡簧(6)，以實現合頁軸(1)在合頁(2)孔中的軸向固定。

合頁(2)和直桿(3)上各開有兩個銷軸孔，彎桿(4)上開有三個銷軸孔，合頁(2)上兩銷軸孔間距與彎桿(4)傾斜段上的兩銷軸孔間距相等，直桿(3)上兩銷軸孔間距與彎桿(4)直線段上的兩銷軸孔間距相等。所有的銷軸孔直徑均相同。

直桿(3)的一端和彎桿(4)的直線段一端與合頁(2)通過銷軸(5)連接，直桿(3)的另一端和彎桿(4)的傾斜段一端通過銷軸(5)連接，兩根彎桿(4)的中間孔也通過銷軸(5)連接。注意安裝的時候，兩彎桿(4)的彎曲方向要對稱。

如圖5所示，銷軸(5)為臺階軸，銷軸(5)的a段起軸向定位作用，b段與銷軸孔之間為緊密間隙配合，c段與銷軸孔之間為過盈配合。