一種含耦合支鏈的可展單元及基于該單元的可展機構制造技術

本發明專利技術涉及一種含耦合支鏈的可展單元及基于該單元構建的可展機構，該可展單元的結構呈鏡面對稱布置，每對呈鏡面對稱的轉動副的軸線在對稱面上相交。多個可展單元環形陣列在同一基座上，且每相鄰兩個可展單元之間共用一個連接基座的轉動副，一個連桿和一個中間平臺，這樣便構成了一個多環耦合狀的空間可展機構。本發明專利技術的可展單元比現有的單環連桿可展單元具有更高的剛度和承載能力，進而構建的可展機構具有高剛度，高承載能力的特點。本發明專利技術的可展機構在衛星天線、太陽能電池板支撐結構以及建筑工程等多個領域有較好的應用前景。

Deployable unit with coupled branch chain and deployable mechanism based on the unit

The invention relates to a coupling branched deployable unit and deployable mechanism of the unit based on the structure of the deployable unit mirror is arranged symmetrically, each of a mirror symmetry revolute axis on the symmetric plane intersection. A deployable unit circular array on the same base, and each of the two adjacent deployable unit share a connection between the rotation of the base pair, a connecting rod and a middle platform, this will constitute a multi ring coupling shaped space deployable mechanism. The deployable unit of the invention has higher rigidity and bearing capacity than the existing single ring connecting rod deployable unit, and the deployable mechanism has the characteristics of high rigidity and high carrying capacity. The deployable mechanism of the present invention has a good application prospect in many fields, such as satellite antenna, solar panel support structure, building engineering, etc..

【技術實現步驟摘要】
一種含耦合支鏈的可展單元及基于該單元的可展機構
本專利技術涉及機構學領域，特別涉及一種含耦合支鏈的可展單元及基于該單元的可展機構。
技術介紹
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哈爾濱工業大學，天津大學，北京理工大學，同濟大學，浙江大學，北京航空航天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Bennett4R機構，Myard5R機構，Bricard6R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CN102167165A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Myard5R連桿單元的可展性更好。本專利技術涉及的含耦合支鏈的連桿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。本專利技術涉及的含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。
技術實現思路
本專利技術涉及具有高剛度和高承載能力的含耦合支鏈可展單元以及基于該單元構建的可展機構。實現本專利技術采用的技術方案是：一種含耦合支鏈的可展單元，它包括基座、第一轉動副、第一連桿、第一中間平臺、第二轉動副、第二連桿、第三轉動副、第三連桿、第四轉動副、末端連桿、第五轉動副、第四連桿、第六轉動副、第五連桿、第七轉動副、第二中間平臺、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，第一中間平臺與第一連桿固定連接，第二連桿通過第二轉動副與第一中間平臺相連，第二轉動副的軸線沿第二連桿的中心線，第三連桿通過第三轉動副與第二連桿相連，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，第五連桿通過第六轉動副與第四連桿連接，第二中間平臺通過第七轉動副與第五連桿相連，第七轉動副的軸線沿第五連桿的中心線，第六連桿一端與第二中間平臺固定連接，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，第三轉動副的軸線和第六轉動副的軸線相交，第四轉動副的軸線與第三轉動副的軸線相互平行，第五轉動副的軸線與第六轉動副的軸線相互平行，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被前一單元的第六連桿和第二中間平臺作為共用件連接。此可展機構中所含可展單元的數量為6-12個，且可展機構的基座為正棱柱，基座的底面邊數與可展單元的數量相一致。本專利技術的優點在于：1、本專利技術所涉及的可展單元比現有單閉環可展單元具有更高的剛度和承載能力，基于這樣的可展單元構建的可展機構也具有較高的剛度和承載能力。2、本專利技術所涉及的可展機構是一種傘狀形式，驅動簡單，便于控制。附圖說明圖1是本專利技術實施例1的可展單元結構示意圖；圖2是本專利技術實施例2的可展機構展開狀態示意圖；圖3是本專利技術實施例2的可展機構展開過程示意圖；圖4是本專利技術實施例2的可展機構收攏狀態示意圖；圖5是本專利技術實施例3的可展單元結構示意圖；圖6是本專利技術實施例4的可展機構展開狀態示意圖；圖7是本專利技術實施例4的可展機構展開過程示意圖；圖8是本專利技術實施例4的可展機構收攏狀態示意圖。具體實施方式為能進一步了解本專利技術的內容、功能和特點，下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細具體說明，本專利技術的內容不局限于以下實施例。實施例1：本實施例的一種含耦合支鏈的可展單元的結構如圖1所示，包括基座FB、第一轉動副R1、第一連桿L1、第一中間平臺MP1、第二轉動副R2、第二連桿L2、第三轉動副R3、第三連桿L3、第四轉動副R4、末端連桿EP、第五轉動副R5、第四連桿L4、第六轉動副R6、第五連桿L5、第七轉動副R7、第二中間平臺MP2、第六連桿L6、第八轉動副R8、耦合支鏈轉動副一R9、耦合支鏈連桿一L7、耦合支鏈轉動副二R10、耦合支鏈連桿二L8、耦合支鏈轉動副三R11、耦合支鏈連桿三L9、耦合支鏈轉動副四R12、耦合支鏈連桿四L10、耦合支鏈轉動副五R13；上述基座，連桿，副和平臺有如下連接關系：第一連桿L1通過第一轉動副R1安裝在基座FB上，第一中間平臺MP1與第一連桿L1固定連接，第二連桿L2通過第二轉動副R2與第一中間平臺MP1相連，第二轉動副R2的軸線沿第二連桿L2的中心線，第三連桿L3通過第三轉動副R3與第二連桿L2相連，末端連桿EP通過第四轉動副R4與第三連桿L3連接，第四連桿L4通過第五轉動副R5與末端連桿EP連接，第五連桿L5通過第六轉動副R6與第四連桿L4連接，第二中間平臺MP2通過第七轉動副R7與第五連桿L5相連，第七轉動副R7的軸線沿第五連桿L5的中心線，第六連桿L6一端與第二中間平臺MP2固定連接，另一端通過第八轉動副R8安裝在基座FB上，耦合支鏈連桿一L7通過耦合支鏈轉動副一R9與第一中間平臺MP1連接，耦合支鏈連桿二L8通過耦合支鏈轉動副二R10與耦合支鏈連桿一L7連接，耦合支鏈轉動副二R10的軸線沿耦合支鏈連桿一L7的中心線，耦合支鏈連桿三L9通過耦合支鏈轉動副三R11與耦合支鏈連桿二L8連接，耦合支鏈連桿四L10一端通過耦合支鏈轉動副四R12與耦合支鏈連桿三L9連接，另一端通過耦合支鏈轉動副五R13與第二中間平臺MP2連接，耦合支鏈轉動副四R12的軸線沿耦合支鏈連桿四L10的中心線；第一轉動副R1的軸線和第八轉動副R8的軸線在基座平面內相交，第三轉動副R3的軸線和第六轉動副R6的軸線相交，第四轉動副R4的軸線與第三轉動副R3的軸線相互平行，第五轉動副R5的軸線與第六轉動副R6的軸線相互平行，第四轉動副R4的軸線和第五轉動副R5的軸線相交，耦合支鏈轉動副一R9的軸線與耦合支本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含耦合支鏈的可展單元，其特征在于：它包括基座(FB)、第一轉動副(R1)、第一連桿(L1)、第一中間平臺(MP1)、第二轉動副(R2)、第二連桿(L2)、第三轉動副(R3)、第三連桿(L3)、第四轉動副(R4)、末端連桿(EP)、第五轉動副(R5)、第四連桿(L4)、第六轉動副(R6)、第五連桿(L5)、第七轉動副(R7)、第二中間平臺(MP2)、第六連桿(L6)、第八轉動副(R8)、耦合支鏈轉動副一(R9)、耦合支鏈連桿一(L7)、耦合支鏈轉動副二(R10)、耦合支鏈連桿二(L8)、耦合支鏈轉動副三(R11)、耦合支鏈連桿三(L9)、耦合支鏈轉動副四(R12)、耦合支鏈連桿四(L10)、耦合支鏈轉動副五(R13)；上述基座，連桿，副和平臺有如下連接關系：第一連桿(L1)通過第一轉動副(R1)安裝在基座(FB)上，第一中間平臺(MP1)與第一連桿(L1)固定連接，第二連桿(L2)通過第二轉動副(R2)與第一中間平臺(MP1)相連，第二轉動副(R2)的軸線沿第二連桿(L2)的中心線，第三連桿(L3)通過第三轉動副(R3)與第二連桿(L2)相連，末端連桿(EP)通過第四轉動副(R4)與第三連桿(L3)連接，第四連桿(L4)通過第五轉動副(R5)與末端連桿(EP)連接，第五連桿(L5)通過第六轉動副(R6)與第四連桿(L4)連接，第二中間平臺(MP2)通過第七轉動副(R7)與第五連桿(L5)相連，第七轉動副(R7)的軸線沿第五連桿(L5)的中心線，第六連桿(L6)一端與第二中間平臺(MP2)固定連接，另一端通過第八轉動副(R8)安裝在基座(FB)上，耦合支鏈連桿一(L7)通過耦合支鏈轉動副一(R9)與第一中間平臺(MP1)連接，耦合支鏈連桿二(L8)通過耦合支鏈轉動副二(R10)與耦合支鏈連桿一(L7)連接，耦合支鏈轉動副二(R10)的軸線沿耦合支鏈連桿一(L7)的中心線，耦合支鏈連桿三(L9)通過耦合支鏈轉動副三(R11)與耦合支鏈連桿二(L8)連接，耦合支鏈連桿四(L10)一端通過耦合支鏈轉動副四(R12)與耦合支鏈連桿三(L9)連接，另一端通過耦合支鏈轉動副五(R13)與第二中間平臺(MP2)連接，耦合支鏈轉動副四(R12)的軸線沿耦合支鏈連桿四(L10)的中心線；第一轉動副(R1)的軸線和第八轉動副(R8)的軸線在基座平面內相交，第三轉動副(R3)的軸線和第六轉動副(R6)的軸線相交，第四轉動副(R4)的軸線與第三轉動副(R3)的軸線相互平行，第五轉動副(R5)的軸線與第六轉動副(R6)的軸線相互平行，第四轉動副(R4)的軸線和第五轉動副(R5)的軸線相交，耦合支鏈轉動副一(R9)的軸線與耦合支鏈轉動副五(R13)的軸線相交。...

【技術特征摘要】
1.一種含耦合支鏈的可展單元，其特征在于：它包括基座(FB)、第一轉動副(R1)、第一連桿(L1)、第一中間平臺(MP1)、第二轉動副(R2)、第二連桿(L2)、第三轉動副(R3)、第三連桿(L3)、第四轉動副(R4)、末端連桿(EP)、第五轉動副(R5)、第四連桿(L4)、第六轉動副(R6)、第五連桿(L5)、第七轉動副(R7)、第二中間平臺(MP2)、第六連桿(L6)、第八轉動副(R8)、耦合支鏈轉動副一(R9)、耦合支鏈連桿一(L7)、耦合支鏈轉動副二(R10)、耦合支鏈連桿二(L8)、耦合支鏈轉動副三(R11)、耦合支鏈連桿三(L9)、耦合支鏈轉動副四(R12)、耦合支鏈連桿四(L10)、耦合支鏈轉動副五(R13)；上述基座，連桿，副和平臺有如下連接關系：第一連桿(L1)通過第一轉動副(R1)安裝在基座(FB)上，第一中間平臺(MP1)與第一連桿(L1)固定連接，第二連桿(L2)通過第二轉動副(R2)與第一中間平臺(MP1)相連，第二轉動副(R2)的軸線沿第二連桿(L2)的中心線，第三連桿(L3)通過第三轉動副(R3)與第二連桿(L2)相連，末端連桿(EP)通過第四轉動副(R4)與第三連桿(L3)連接，第四連桿(L4)通過第五轉動副(R5)與末端連桿(EP)連接，第五連桿(L5)通過第六轉動副(R6)與第四連桿(L4)連接，第二中間平臺(MP2)通過第七轉動副(R7)與第五連桿(L5)相連，第七轉動副(R7)的軸線沿第五連桿(L5)的中心線，第六連桿(L6)一端與第二中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹文熬，楊棟皓，王玉丹，
申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
類型：發明
國別省市：湖北,42