[發明專利]含2R耦合支鏈的連桿單元及基于此的高剛度折展機構

在審

• 申請號: 201710285712.6
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107140234A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 曹文熬;楊棟皓;李文灝;魏彥峰
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22
• 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2R耦合支鏈的連桿單元及基于此的高剛度折展機構。

背景技術

折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，可移動建筑的桁架結構等在航空航天、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，折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)以及我國的航天科技集團一直在不斷地開展航天折展機構的研究。目前國外一些大學如美國麻省理工學院，英國劍橋大學，日本東京大學等和我國的浙江大學，哈爾濱工業大學，天津大學，同濟大學等的許多學者都在進行折展機構的設計與研究。

早期的折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Bennett 4R連桿單元構建的折展機構；中國專利CN103786906A公開了一種空間可展機構，其包括若干相同的連桿單元，這些連桿單元是左右對稱的剪叉機構；中國專利CN102167165A公開了一種七轉動副單環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2R耦合支鏈的連桿單元在結構上不同于現有的單環連桿單元，這種連桿單元的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2R耦合支鏈的連桿單元比單環連桿單元的剛度和承載能力更高，非常適合構建大型的折展機構。

發明內容

本發明涉及具有高剛度和高承載能力的含2R耦合支鏈的連桿單元及基于此的高剛度折展機構。

實現本發明采用的技術方案是：

一種含2R耦合支鏈的連桿單元，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、第四轉動副、第三連桿、第五轉動副、第四連桿、第六轉動副、第五連桿、第七轉動副、第六連桿、第八轉動副、第二中間平臺、第九轉動副、第七連桿、第十轉動副、第八連桿、第十一轉動副、耦合支鏈連桿一、耦合支鏈轉動副一、耦合支鏈連桿二、耦合支鏈轉動副二、耦合支鏈連桿三；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，第三連桿通過第四轉動副與第一中間平臺連接，第四連桿通過第五轉動副與第三連桿連接，第五轉動副的軸線沿第三連桿的中心線，第五連桿通過第六轉動副與第四連桿連接，第六連桿通過第七轉動副與第五連桿連接，第七轉動副的軸線沿第六連桿的中心線，第二中間平臺通過第八轉動副與第六連桿連接，第七連桿通過第九轉動副與第二中間平臺連接，第九轉動副的軸線沿第七連桿的中心線，第八連桿一端通過第十轉動副與第七連桿相連，另一端通過第十一轉動副安裝在基座上，耦合支鏈連桿一與第一中間平臺固定連接，耦合支鏈連桿二通過耦合支鏈轉動副一與耦合支鏈連桿一連接，耦合支鏈連桿三一端通過耦合支鏈轉動副三與耦合支鏈連桿二連接，另一端與第二中間平臺固定連接；第一轉動副的軸線和第十一轉動副的軸線在基座平面內相交，第二轉動副的軸線與第一轉動副的軸線異面垂直，第十轉動副的軸線與第十一轉動副的軸線異面垂直，第四轉動副的軸線和第八轉動副的軸線相交，耦合支鏈轉動副一的軸線與第四轉動副的軸線相互平行，耦合支鏈轉動副二的軸線與第八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二的軸線相交。