[发明专利]具有单自由度移动的五角双椎体对称耦合机构

摘要

本发明涉及具有单自由度移动的五角双椎体对称耦合机构，五角双椎体是一种由十个完全相同的正三边形面组成的空间半正多面体，共有五个顶点。该机构包括机架、动平台以及连接机架与动平台的五个分支和五个耦合杆组。五个耦合杆组包括第一耦合杆组、第二耦合杆组、第三耦合杆组、第四耦合杆组和第五耦合杆组。每个耦合杆组与其中两个分支连接，五个分支和五个耦合杆组间隔连接形成网状耦合结构，将每个分支中连接耦合杆组的五个正四边形构件均定义为节点构件。该机构具有刚度大，承载能力强，运动平稳，结构简单，装配和维修方便的特点，为国内企业及研究机构提供专利信息和技术支持。

主权项

具有单自由度移动的五角双椎体对称耦合机构，其特征在于：五角双椎体是一种由十个完全相同的正三边形面组成的空间半正多面体，共有七个顶点，其中两个顶点A和G汇聚了五条棱边，其余五个顶点B、C、D、E和F汇聚了四条棱边；根据五角双椎体各个顶点汇聚的棱边数目，用五个结构完全相同的正四边形构件分别代替顶点B、C、D、E和F；用两个正五边形构件代替A和G；用十个含有两个转动副的连杆代替空间半正多面体的十条棱边AB、AC、AD、AE、AF、GB、GC、GD、GE和GF，下述方案中的含有两个转动副的连杆简称为连杆；用五个两杆三转动副杆组代替其余的五条棱边BC、CD、DE、EF以及BF，下述方案中的含有两杆三转动副杆组简称为杆组；根据空间半正多面体ABCDEFG的所有棱边和顶点的几何结构特点，用十个连杆和五个杆组连接两个正五边形构件和五个正四边形构件得到耦合机构；每个正五边形构件上的五个转动副轴线均位于正五边形平面内，且相邻轴线之间的夹角均为108°；每个正四边形构件的四个转动副轴线均位于构件本身所在平面内，且相邻转动副轴线相互垂直，对边轴线相互平行；每个杆组由两个连杆串联得到，所述连杆均为包含两个连接转动副的连接杆件，并且这两个转动副轴线相平行；该机构包括机架D1、动平台M1以及连接机架与动平台的五个分支和五个耦合杆组；五个分支包括第一分支、第二分支、第三分支、第四分支和第五分支；五个耦合杆组包括第一耦合杆组、第二耦合杆组、第三耦合杆组、第四耦合杆组和第五耦合杆组；每个耦合杆组与其中两个分支连接，五个分支和五个耦合杆组间隔连接形成网状耦合结构，将每个分支中连接耦合杆组的五个正四边形构件均定义为节点构件，分别为第一节点构件N1、第二节点构件N2、第三节点构件N3、第四节点构件N4和第五节点构件N5；第一分支包括机架的第一转动副R1、第一节点构件N1的第一转动副R11、第一节点构件N1的第四转动副R14、动平台第一转动副R61；机架的第一转动副R1与第一节点构件N1的第一转动副R11通过第一连杆L1连接，第一节点构件N1的第四转动副R14与动平台第一转动副R61通过第二连杆L2连接；第二分支包括机架的第二转动副R2、第二节点构件N2的第一转动副R21、第二节点构件N2的第四转动副R24、动平台第二转动副R62；机架的第二转动副R2与第二节点构件N2的第一转动副R21通过第三连杆L3连接，第二节点构件N2的第四转动副R24与动平台第二转动副R62通过第四连杆L4连接；第三分支包括机架的第三转动副R3、第三节点构件N3的第一转动副R31、第三节点构件N3的第四转动副R34、动平台第三转动副R63；机架的第三转动副R3与第三节点构件N3的第一转动副R31通过第五连杆L5连接，第三节点构件N3的第四转动副R34与动平台第三转动副R63通过第六连杆L6连接；第四分支包括机架的第四转动副R4、第四节点构件N4的第一转动副R41、第四节点构件N4的第四转动副R44、动平台第四转动副R64；机架的第四转动副R4与第四节点构件N4的第一转动副R41通过第七连杆L7连接，第四节点构件N4的第四转动副R44与动平台第四转动副R64通过第八连杆L8连接；第五分支包括机架的第五转动副R5、第五节点构件N5的第一转动副R51、第五节点构件N5的第四转动副R54、动平台第五转动副R65；机架的第五转动副R5与第五节点构件N5的第一转动副R51通过第九连杆L9连接，第五节点构件N5的第四转动副R54与动平台第五转动副R65通过第十连杆L10连接。