[发明专利]一类单自由度双模式无限翻转机构

权利要求书

1.一类单自由度双模式无限翻转机构，其特征在于：

该类单自由度双模式无限翻转机构包括第一至第三剪叉支链(1、2、3)；第一剪叉支链(1)与第二剪叉支链(2)通过第一右连接杆(1-3)、第二右连接杆(1-4)、第三左连接杆(2-1)、第四左连接杆(2-2)形成转动连接；第二剪叉支链(2)与第三剪叉支链(3)通过第三右连接杆(2-3)、第四右连接杆(2-4)、第五左连接杆(3-1)、第六左连接杆(3-2)形成转动连接；第三剪叉支链(3)与第一剪叉支链(1)通过第五右连接杆(3-3)、第六右连接杆(3-4)、第一左连接杆(1-1)、第二左连接杆(1-2)形成转动连接；

所述的第一剪叉支链(1)由第一左连接杆(1-1)、第二左连接杆(1-2)、第一右连接杆(1-3)、第二右连接杆(1-4)、第一双折弯单元(1-5)、第一剪叉单元(1-6)组成；

所述的第二剪叉支链(2)由第三左连接杆(2-1)、第四左连接杆(2-2)、第三右连接杆(2-3)、第四右连接杆(2-4)、第二双折弯单元(2-5)、第二剪叉单元(2-6)、第三剪叉单元(2-7)组成；

所述的第三剪叉支链(3)由第五左连接杆(3-1)、第六左连接杆(3-2)、第五右连接杆(3-3)、第六右连接杆(3-4)、第三双折弯单元(3-5)、第四剪叉单元(3-6)、第五剪叉单元(3-7)、第六剪叉单元(3-8)组成；

所述的第一左连接杆(1-1)设有第一右连接孔(1-1-1)、第一左连接孔(1-1-2)，第二至第六左连接杆(1-2、2-1、2-2、3-1、3-2)与第一左连接杆(1-1)的结构尺寸完全相同；

所述的第一右连接杆(1-3)设有第一左通孔(1-3-1)、第一右通孔(1-3-2)，第二至第六右连接杆(1-4、2-3、2-4、3-3、3-4)与第一右连接杆(1-3)的结构尺寸完全相同；

所述的第一双折弯单元(1-5)由第一至第四折弯杆(1-5-1、1-5-2、1-5-3、1-5-4)、第一垫片(1-5-5)组成；所述的第二双折弯单元(2-5)由第五至第八折弯杆(2-5-1、2-5-2、2-5-3、2-5-4)、第二垫片(2-5-5)组成；所述的第三双折弯单元(3-5)由第九至第十二折弯杆(3-5-1、3-5-2、3-5-3、3-5-4)、第三垫片(3-5-5)组成；所述的第一折弯杆(1-5-1)为钝角形折弯杆件，两端分别设有第一下通孔(1-5-1-1)与第一上通孔(1-5-1-3)，中间设有第一中间通孔(1-5-1-2)，第二至第十二折弯杆(1-5-2、1-5-3、1-5-4、2-5-1、2-5-2、2-5-3、2-5-4、3-5-1、3-5-2、3-5-3、3-5-4)与第一折弯杆(1-5-1)的结构尺寸完全相同；所述的第一垫片(1-5-5)为圆柱形垫片，中心开有第一通孔(1-5-5-1)，第二、第三垫片(2-5-5、3-5-5)与第一垫片(1-5-5)的结构尺寸完全相同；所述的第一折弯杆(1-5-1)的第一中间通孔(1-5-1-2)与第二折弯杆(1-5-2)的第二中间通孔(1-5-2-2)进行转动连接，第二折弯杆(1-5-2)的第二下通孔(1-5-2-1)与第三折弯杆(1-5-3)的第三上通孔(1-5-3-3)进行转动连接，第三折弯杆(1-5-3)的第三中间通孔(1-5-3-2)、第一垫片(1-5-5)的第一通孔(1-5-5-1)与第四折弯杆(1-5-4)的第四中间通孔(1-5-4-2)进行转动连接，第四折弯杆(1-5-4)的第四下通孔(1-5-4-1)与第一折弯杆(1-5-1) 的第一上通孔(1-5-1-3)进行转动连接，由此连接构成第一双折弯单元(1-5)，第二、第三双折弯单元(2-5、3-5)与第一双折弯单元(1-5)的装配方式完全相同；

所述的第一剪叉单元(1-6)由第一上层剪叉杆(1-6-1)、第一下层剪叉杆(1-6-2)组成；所述的第二剪叉单元(2-6)由第二上层剪叉杆(2-6-1)、第二下层剪叉杆(2-6-2)组成；所述的第三剪叉单元(2-7)由第三上层剪叉杆(2-7-1)、第三下层剪叉杆(2-7-2)组成；所述的第四剪叉单元(3-6)由第四上层剪叉杆(3-6-1)、第四下层剪叉杆(3-6-2)组成；所述的第五剪叉单元(3-7)由第五上层剪叉杆(3-7-1)、第五下层剪叉杆(3-7-2)组成；所述的第六剪叉单元(3-8)由第六上层剪叉杆(3-8-1)、第六下层剪叉杆(3-8-2)组成；所述的第一上层剪叉杆(1-6-1)两端设有第一上层下通孔(1-6-1-1)、第一上层上通孔(1-6-1-3)，中间开有第一上层中心孔(1-6-1-2)，第二至第六上层剪叉杆(2-6-1、2-7-1、3-6-1、3-7-1、3-8-1)、第一至第六下层剪叉杆(1-6-2、2-6-2、2-7-2、3-6-2、3-7-2、3-8-2)与第一上层剪叉杆(1-6-1)的结构尺寸完全相同；所述的第一上层剪叉杆(1-6-1)的第一上层中心孔(1-6-1-2)与第一下层剪叉杆(1-6-2)的第一下层中心孔(1-6-2-2)进行转动连接，由此连接构成第一剪叉单元(1-6)，第二至第六剪叉单元(2-6、2-7、3-6、3-7、3-8)与第一剪叉单元(1-6)的装配连接方式完全相同；

所述的第一左连接杆(1-1)的第一右连接孔(1-1-1)与第一双折弯单元(1-5)的第二折弯杆(1-5-2)的第二上通孔(1-5-2-3)进行转动连接，第二左连接杆(1-2)的第二右连接孔与第一双折弯单元(1-5)的第一折弯杆(1-5-1)的第一下通孔(1-5-1-1)进行转动连接，第一双折弯单元(1-5)的第四折弯杆(1-5-4)的第四上通孔(1-5-4-3)与第一剪叉单元(1-6)的第一上层剪叉杆(1-6-1)的第一上层下通孔(1-6-1-1)进行转动连接，第一双折弯单元(1-5)的第三折弯杆(1-5-3)的第三下通孔(1-5-3-1)与第一剪叉单元(1-6)的第一下层剪叉杆(1-6-2)的第一下层上通孔(1-6-2-3)进行转动连接，第一剪叉单元(1-6)的第一上层剪叉杆(1-6-1)的第一上层上通孔(1-6-1-3)与第一右连接杆(1-3)的第一左通孔(1-3-1)进行转动连接，第一剪叉单元(1-6)的第一下层剪叉杆(1-6-2)的第一下层下通孔(1-6-2-1)与第二右连接杆(1-4)的第二左通孔(1-4-1)进行转动连接，由此完成第一剪叉支链(1)的组装；

所述的第三左连接杆(2-1)的第三右连接孔(2-1-1)与第二剪叉单元(2-6)的第二下层剪叉杆(2-6-2)的第二下层上通孔(2-6-2-3)进行转动连接，第四左连接杆(2-2)的第四右连接孔(2-2-1)与第二剪叉单元(2-6)的第二上层剪叉杆(2-6-1)的第二上层下通孔(2-6-1-1)进行转动连接，第二剪叉单元(2-6)的第二上层剪叉杆(2-6-1)的第二上层上通孔(2-6-1-3)与第三剪叉单元(2-7)的第三下层剪叉杆(2-7-2)的第三下层上通孔(2-7-2-3)进行转动连接，第二剪叉单元(2-6)的第二下层剪叉杆(2-6-2)的第二下层下通孔(2-6-2-1)与第三剪叉单元(2-7)的第三上层剪叉杆(2-7-1)的第三上层下通孔(2-7-1-1)进行转动连接，第三剪叉单元(2-7)的第三上层剪叉杆(2-7-1)的第三上层上通孔(2-7-1-3) 与第二双折弯单元(2-5)的第六折弯杆(2-5-2)的第六上通孔(2-5-2-3)进行转动连接，第三剪叉单元(2-7)的第三下层剪叉杆(2-7-2)的第三下层下通孔(2-7-2-1)与第二双折弯单元(2-5)的第五折弯杆(2-5-1)的第五下通孔(2-5-1-1)进行转动连接，第二双折弯单元(2-5)的第七折弯杆(2-5-3)的第七下通孔(2-5-3-1)与第三右连接杆(2-3)的第三左通孔(2-3-1)进行转动连接，第二双折弯单元(2-5)的第八折弯杆(2-5-4)的第八上通孔(2-5-4-3)与第四右连接杆(2-4)的第四左通孔(2-4-1)进行转动连接，由此完成第二剪叉支链(2)的组装；

所述的第五左连接杆(3-1)的第五右连接孔(3-1-1)与第四剪叉单元(3-6)的第四下层剪叉杆(3-6-2)的第四下层上通孔(3-6-2-3)进行转动连接，第六左连接杆(3-2)的第六右连接孔(3-2-1)与第四剪叉单元(3-6)的第四上层剪叉杆(3-6-1)的第四上层下通孔(3-6-1-1)进行转动连接，第四上层剪叉杆(3-6-1)的第四上层上通孔(3-6-1-3)与第三双折弯单元(3-5)的第十折弯杆(3-5-2)的第十上通孔(3-5-2-3)进行转动连接，第四剪叉单元(3-6)的第四下层剪叉杆(3-6-2)的第四下层下通孔(3-6-2-1)与第三双折弯单元(3-5)的第九折弯杆(3-5-1)的第九下通孔(3-5-1-1)进行转动连接，第三双折弯单元(3-5)的第十一折弯杆(3-5-3)的第十一上通孔(3-5-3-3)与第五剪叉单元(3-7)的第五下层剪叉杆(3-7-2)的第五下层上通孔(3-7-2-3)进行转动连接，第三双折弯单元(3-5)的第十二折弯杆(3-5-4)的第十二上通孔(3-5-4-3)与第五剪叉单元(3-7)的第五上层剪叉杆(3-7-1)的第五上层下通孔(3-7-1-1)进行转动连接，第五剪叉单元(3-7)的第五上层剪叉杆(3-7-1)的第五上层上通孔(3-7-1-3)与第六剪叉单元(3-8)的第六下层剪叉杆(3-8-2)的第六下层上通孔(3-8-2-3)进行转动连接，第五剪叉单元(3-7)的第五下层剪叉杆(3-7-2)的第五下层下通孔(3-7-2-1)与第六剪叉单元(3-8)的第六上层剪叉杆(3-8-1)的第六上层下通孔(3-8-1-1)进行转动连接，第六剪叉单元(3-8)的第六上层剪叉杆(3-8-1)的第六上层上通孔(3-8-1-3)与第五右连接杆(3-3)的第五左通孔(3-3-1)进行转动连接，第六剪叉单元(3-8)的第六下层剪叉杆(3-8-2)的第六下层下通孔(3-8-2-1)与第六右连接杆(3-4)的第六左通孔(3-4-1)进行转动连接，由此完成第三剪叉支链(3)的组装；

该机构可以通过调整第一至第三剪叉支链(1、2、3)中剪叉单元的数量来改变机构的多边形环路形状，当第一至第三剪叉支链(1、2、3)各包含任意数量的剪叉单元时，该类机构均可实现三棱柱缩放运动模式；当该类机构的第一双折弯单元(1-5)的第一折弯杆(1-5-1)的第一上通孔(1-5-1-3)与第二折弯杆(1-5-2)的第二下通孔(1-5-2-1)重合时，第一左连接杆(1-1)的第一左连接孔(1-1-2)的轴线与第一折弯杆(1-5-1)的第一上通孔(1-5-1-3)的轴线的距离m₁、第一右连接杆(1-3)的第一右连接孔(1-3-2)的轴线与第一折弯杆(1-5-1)的第一上通孔(1-5-1-3)的轴线的距离n₁、第三左连接杆(2-1)的第三左连接孔(2-1-2)的轴线与第五折弯杆(2-5-1)的第五上通孔(2-5-1-3)的轴线的距离m₂、第三右连接杆(2-3)的第三右连接孔(2-3-2)的轴线与第五折弯杆(2-5-1)的第五上通孔(2-5-1-3)的轴线的距离n₂、第五左连接杆(3-1)的第五左连接孔(3-1-2)的轴线与第九折弯杆(3-5-1)的第九上通孔(3-5-1-3)的轴线的距离m₃、第五右连接杆(3-3)的第五右连接孔(3-3-2)的轴线与第九折弯杆(3-5-1)的第九上通孔(3-5-1-3)的轴线的距离n₃需满足数值关系m₁²+m₂²+m₃²＝n₁²+n₂²+n₃²,此时该类机构可实现柱状缩放与无限翻转双重运动模式。