[發明專利]一種含5R耦合支鏈的可展單元及基于此的傘狀可展機構

在審

• 申請號: 201710114558.6
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106826766A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 曹文熬;楊棟皓;丁騰飛
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 曹雄

技術領域

本發明涉及機構學領域，特別涉及一種含5R耦合支鏈的可展單元及基于此單元的傘狀可展機構。

背景技術

可展機構作為空間站的基礎骨架，空間機械臂的主體框架，大口徑可展開天線支撐機構，大型太陽能帆板支架，可移動建筑的桁架結構等在通航空航天、可再生能源、空間探索、大型建筑，國防軍事等領域發揮著重要作用。近幾十年，可展機構的設計和研究是航天領域的熱門主題。美國航空航天局(NASA)，俄羅斯宇航局，歐空局(ESA)，日本宇宙科學研究所(ISAS)和日本宇宙事業開發團(NASDA)和我國的航天科技集團一直在不斷地開展航天可展機構的研究。目前國外一些大學如英國劍橋大學，美國麻省理工學院，西班牙塞維利亞建筑技術研究院，以色列特拉維夫大學，日本東京大學等和我國的浙江大學，哈爾濱工業大學，同濟大學，天津大學，北京航空航天大學，北京理工大學等的許多學者都在進行可展機構的設計與研究。

早期的可展機構主要基于剪式鉸單元來構建。近年來，基于單自由度單閉環空間連桿的可展單元引起了許多學者的關注，常見的有Bennett 4R機構，Myard 5R機構，Bricard 6R機構等。中國專利CN200380107030.2呈現了一種基于Bennett4R連桿單元構建的大可展機構。中國專利CN102167165 A公開了一種七轉動副單環連桿可展單元及采用該單元的空間可展機構，這種單元比Myard 5R連桿單元的可展性更好。

本發明涉及的含5R耦合支鏈的可展單元在結構上不同于現有的單環連桿可展單元，這種可展單元在桿數和運動副數目更多，運動副軸線之間的布置更加復雜，支鏈之間的耦合度更高。本發明涉及的含5R耦合支鏈的可展單元比單環連桿可展單元的剛度和承載能力更高，非常適合構建大型的可展機構。

發明內容

本發明涉及具有高剛度和高承載能力的含5R耦合支鏈的可展單元及基于此的傘狀可展機構。

實現本發明采用的技術方案是：

一種含5R耦合支鏈的可展單元，它包括基座、第一轉動副、第一連桿、第二轉動副、第二連桿、第三轉動副、第一中間平臺、第三連桿、第四轉動副、末端連桿、第五轉動副、第四連桿、第二中間平臺、第六轉動副、第五連桿、第七轉動副、第六連桿、第八轉動副、耦合支鏈轉動副一、耦合支鏈連桿一、耦合支鏈轉動副二、耦合支鏈連桿二、耦合支鏈轉動副三、耦合支鏈連桿三、耦合支鏈轉動副四、耦合支鏈連桿四、耦合支鏈轉動副五；上述基座，連桿，副和平臺有如下連接關系：第一連桿通過第一轉動副安裝在基座上，第二連桿通過第二轉動副與第一連桿相連，第一中間平臺通過第三轉動副與第二連桿相連，第三轉動副的軸線沿第二連桿的中心線，第三連桿與第一中間平臺固定連接，末端連桿通過第四轉動副與第三連桿連接，第四連桿通過第五轉動副與末端連桿連接，第二中間平臺與第四連桿固定連接，第五連桿通過第六轉動副與第二中間平臺連接，第六轉動副的軸線沿第五連桿的中心線，第六連桿一端通過第七轉動副與第五連桿相連，另一端通過第八轉動副安裝在基座上，耦合支鏈連桿一通過耦合支鏈轉動副一與第一中間平臺連接，耦合支鏈連桿二通過耦合支鏈轉動副二與耦合支鏈連桿一連接，耦合支鏈轉動副二的軸線沿耦合支鏈連桿一的中心線，耦合支鏈連桿三通過耦合支鏈轉動副三與耦合支鏈連桿二連接，耦合支鏈連桿四一端通過耦合支鏈轉動副四與耦合支鏈連桿三連接，另一端通過耦合支鏈轉動副五與第二中間平臺連接，耦合支鏈轉動副四的軸線沿耦合支鏈連桿四的中心線；第一轉動副的軸線和第八轉動副的軸線在基座平面內相交，第二轉動副的軸線與第七轉動副的軸線相交，第四轉動副的軸線和第五轉動副的軸線相交，耦合支鏈轉動副一的軸線與第四轉動副的軸線相互平行，耦合支鏈轉動副五的軸線與第五轉動副的軸線相互平行，耦合支鏈轉動副一的軸線與耦合支鏈轉動副五的軸線相交；多個上述可展單元按照如下方法構建傘狀可展機構：可展單元環形陣列在同一基座上，兩個相鄰的前后單元之間，前一單元的第二中間平臺與后一單元的第一中間平臺通過一個五轉動副鏈連接，該五轉動副鏈包括第一中間轉動副、第一中間連桿、第二中間轉動副、第二中間連桿、第三中間轉動副、第三中間連桿、第四中間轉動副、第四中間連桿、第五中間轉動副；五轉動副鏈的第一中間連桿通過第一中間轉動副與前一可展單元的第二中間平臺連接，第二中間連桿通過第二中間轉動副與第一中間連桿連接，第二中間轉動副的軸線沿第一中間連桿的中心線，第三中間連桿通過第三中間轉動副與第二中間連桿連接，第四中間連桿一端通過第四中間轉動副與第三中間連桿連接，另一端通過第五中間轉動副與后一可展單元的第一中間平臺連接，第四中間轉動副的軸線沿第四中間連桿的中心線。此可展機構的基座為底面是正偶數多邊形的正棱柱，可展機構中可展單元的數量是基座的底面邊數的一半。