對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺的制作方法
【專利摘要】一種對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺，該并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，第一虎克鉸、第三虎克鉸和第四虎克鉸與動平臺相連，第二虎克鉸、第五虎克鉸和第六虎克鉸與固定平臺相連，第一圓弧轉板安裝在第一側桿上，第二圓弧轉板安裝在第二側桿上，第三圓弧轉板安裝在第三側桿上，該并聯平臺能夠在對稱結構和非對稱的3?UPU、2?UPU?URU、2?URU?UPU和3?URU構型之間靈活轉換，在保持并聯平臺承載能力強優點的基礎上增大了并聯平臺的工作空間，具有較為廣闊的工程應用前景。
【專利說明】
對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺
技術領域
[0001]本發明涉及一種機械設計領域，特別是一種對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺O
【背景技術】
[0002]并聯機構是由多個并行支鏈構成的閉環運動系統，即由多個并行支鏈的一端同時與一個末端執行器(動平臺)相連構成。從Steward機構在輪胎測試及飛行模擬器上的成功應用開始，并聯機構一直成為諸多學者研究的對象。并聯機構(PM)相比與傳統的串聯機構，具有更大的剛度、負載和更高的精度。但其工作小的問題一直制約著其發展，中國專利ZL201510977107.6公布了一種新型具有可重構特性的并聯機構，該并聯平臺可通過調節固定平臺的面積來改變工作空間，在一定程度上改善了并聯平臺的工作空間，但是該并聯平臺占地面積大且工作空間調節范圍較小，因此，有必要設計一種既能保持較好的承載能力，又能較大幅度改變工作空間的并聯平臺。
[0003]目前尚未見有一種既能保持較好的承載能力，又能較大幅度改變工作空間的具有可重構功能的并聯平臺的創新發明設計。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺，它既能保持較好的承載能力，又能較大幅度改變工作空間。
[0005]本發明通過以下技術方案實現上述目的:一種對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺，該并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，第一側桿、第二側桿和第三側桿結構相同，第一滑動桿、第二滑動桿和第三滑動桿的結構相同，第一虎克鉸、第三虎克鉸和第四虎克鉸與動平臺相連，第二虎克鉸、第五虎克鉸和第六虎克鉸與固定平臺相連，第一滑動桿一端與第一虎克鉸相連，另一端與第一側桿的一端相連，第一側桿的另一端與第二虎克鉸相連，第二滑動桿一端與第三虎克鉸相連，另一端與第二側桿的一端相連，第二側桿的另一端與第五虎克鉸相連，第三滑動桿一端與第四虎克鉸相連，另一端與第三側桿的一端相連，第三側桿的另一端與第六虎克鉸相連，第一圓弧轉板安裝在第一側桿上，第二圓弧轉板安裝在第二側桿上，第三圓弧轉板安裝在第三側桿上。
[0006]所述第一側桿上焊接有圓弧固定檔板，用于安裝第一圓弧轉板。
[0007]所述第一滑動桿上焊接有轉動塊。
[0008]所述第一側桿上開有長槽，第一滑動桿在長槽中滑動。
[0009]本發明中，U表示虎克鉸，P表示移動副，R表示轉動副，如3-UPU型表示并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，每個支鏈的運動副都是兩個虎克鉸和一個移動副。依此類推類推。2-UPU-URU型表示并聯平臺其中兩個支鏈的運動副是兩個虎克鉸和一個移動副，一個支鏈的運動副是兩個虎克鉸和一個轉動副。2-URU-UPU型表示并聯平臺其中兩個支鏈的運動副是兩個虎克鉸和一個轉動副，一個支鏈的運動副是兩個虎克鉸和一個移動副。3-URU型表示并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，每個支鏈的運動副都是兩個虎克鉸和一個轉動副。
[0010]本發明的突出優點在于:
[0011]1、該并聯平臺具有可重構的功能，能夠根據不同的工作需求，在3-UPU、2-UPU-URU、2-URU-UPU和3-URU構型之間靈活轉換，具有較強的適應性。
[0012]2、該并聯平臺采用改變運動副的形式來改變構態，能夠較大范圍的改變工作空間。
[0013]3、該并聯平臺可在工作的過程中通過改變構型來調節工作空間和承載能力，具有較強的靈活性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明所述的并聯平臺3-UPU構型時的結構示意圖。
[0015]圖2是本發明所述的并聯平臺2-UPU-URU構型時的結構示意圖。
[0016]圖3是本發明所述的并聯平臺2-URU-UPU構型時的結構示意圖。
[0017]圖4是本發明所述的并聯平臺3-URU構型時的結構示意圖。
[0018]圖5是本發明所述的并聯平臺第一側桿和第一滑動桿以移動副形式相連時的結構示意圖。
[0019]圖6是本發明所述的并聯平臺第一側桿和第一滑動桿以轉動副形式相連時的結構示意圖。
[0020]圖7是本發明所述的并聯平臺第一圓弧轉板在第一側桿上的裝配示意圖。
[0021 ]圖8是本發明所述的并聯平臺第一滑動桿的示意圖。
[0022]圖9是本發明所述的并聯平臺第一側桿和第一滑動桿以移動副形式相連時的運動范圍示意圖。
[0023]圖10是本發明所述的并聯平臺第一側桿和第一滑動桿以轉動副形式相連時的運動范圍示意圖。
[0024]圖中標記為:動平臺1、第一虎克鉸2、第一滑動桿3、第一圓弧轉板4、第一側桿5、固定平臺6、第二虎克鉸7、第三虎克鉸8、第二滑動桿9、第四虎克鉸10、第二圓弧轉板11、第三滑動桿12、第二側桿13、第三圓弧轉板14、第五虎克鉸15、第三側桿16、第六虎克鉸17、圓弧固定檔板18、轉動塊19。
【具體實施方式】
:
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。
[0026]如圖1、圖7和圖8所示，本發明所述的對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺，具體結構和連接關系為:
[0027]該并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，第一側桿5、第二側桿13和第三側桿16結構相同，第一滑動桿3、第二滑動桿9和第三滑動桿12的結構相同，第一虎克鉸2、第三虎克鉸8和第四虎克鉸10與動平臺I相連，第二虎克鉸7、第五虎克鉸15和第六虎克鉸17與固定平臺6相連，第一滑動桿3—端與第一虎克鉸2相連，另一端與第一側桿5的一端相連，第一側桿5的另一端與第二虎克鉸7相連，第二滑動桿9 一端與第三虎克鉸8相連，另一端與第二側桿13的一端相連，第二側桿13的另一端與第五虎克鉸15相連，第三滑動桿12—端與第四虎克鉸10相連，另一端與第三側桿16的一端相連，第三側桿16的另一端與第六虎克鉸17相連，第一圓弧轉板4安裝在第一側桿5上，第二圓弧轉板11安裝在第二側桿13上，第三圓弧轉板14安裝在第三側桿16上。
[0028]本發明的工作原理是:
[0029]由于該對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，因此，其三個支鏈的工作原理相同，支鏈一由第一側桿5、第一滑動桿3和第一圓弧轉板4構成，支鏈二由第二側桿13、第二滑動桿9和第二圓弧轉板11構成，支鏈三由第三側桿16、第三滑動桿12和第三圓弧轉板14構成。以下介紹支鏈一的工作原理，當第一滑動桿3在第一側桿5的長槽種移動時，第一滑動桿3和第一側桿5的連接方式是移動副連接，此時支鏈一的可變長度是第一側桿5上長槽的長度，長槽的長度小于等于第一滑動桿3的長度，如圖9所示;第一圓弧轉板4安裝在圓弧固定檔板18上，并可繞圓弧固定檔板18轉動，當第一滑動桿3移動到第一側桿5的頂部時，第一側桿5上的圓弧固定檔板18檔住第一滑動桿3上的轉動塊19，使得第一滑動桿3無法繼續向前移動，此時第一圓弧轉板4轉動180°到正下面，將第一滑動桿3上的轉動塊19包住，此時，第一滑動桿3和第一側桿5的連接方式是轉動副連接，此時第一滑動桿3的轉動范圍接近O?180°，其可變長度幾乎是兩倍的第一滑動桿3的長度，如圖10所示。此時，第一支鏈的長度變化范圍大大增加，并聯平臺的工作空間大大增加。第二支鏈和第三支鏈的工作原理和第一支鏈相同，且三個支鏈相互獨立。當三個支鏈都是移動副連接時，并聯平臺處于3-UPU型，S卩:3-UPU型表示并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，每個支鏈的運動副都是兩個虎克鉸和一個移動副，U表示虎克鉸，P表示移動副。此時承載能力最強，但是工作空間最小；當其中一個支鏈由移動副轉變成轉動副時，并聯平臺處于2-UPU-URU型，即:并聯平臺其中兩個支鏈的運動副是兩個虎克鉸和一個移動副，一個支鏈的運動副是兩個虎克鉸和一個轉動副，R表示轉動副。此時并聯平臺承載能力稍微下降，但是在運動副變化的那條支鏈方向上的工作空間大大增加；當其中兩個支鏈由移動副轉變成轉動副時，并聯平臺處于2-URU-UPU型，S卩:并聯平臺其中兩個支鏈的運動副是兩個虎克鉸和一個轉動副，一個支鏈的運動副是兩個虎克鉸和一個移動副。此時并聯平臺承載能力有所下降，但是在運動副變化的兩條支鏈的方向上的工作空間大大增加；當三條支鏈都由移動副轉變成轉動副時，并聯平臺處于3-URU型，S卩:并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，每個支鏈的運動副都是兩個虎克鉸和一個轉動副。此時并聯平臺承載能力較弱，但是其在各方向上的工作空間都較大范圍的增加。在工作中可根據需要變化構態。
【主權項】
1.一種對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺，其特征在于，該并聯平臺的三個支鏈具有相同的結構，第一側桿、第二側桿和第三側桿結構相同，第一滑動桿、第二滑動桿和第三滑動桿的結構相同，第一虎克鉸、第三虎克鉸和第四虎克鉸與動平臺相連，第二虎克鉸、第五虎克鉸和第六虎克鉸與固定平臺相連，第一滑動桿一端與第一虎克鉸相連，另一端與第一側桿的一端相連，第一側桿的另一端與第二虎克鉸相連，第二滑動桿一端與第三虎克鉸相連，另一端與第二側桿的一端相連，第二側桿的另一端與第五虎克鉸相連，第三滑動桿一端與第四虎克鉸相連，另一端與第三側桿的一端相連，第三側桿的另一端與第六虎克鉸相連，第一圓弧轉板安裝在第一側桿上，第二圓弧轉板安裝在第二側桿上，第三圓弧轉板安裝在第三側桿上。2.根據權利要求1所述的對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺，其特征在于，所述第一側桿上焊接有圓弧固定檔板，用于安裝第一圓弧轉板。3.根據權利要求1所述的對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺，其特征在于:所述第一滑動桿上焊接有轉動塊。4.根據權利要求1所述的對稱和非對稱可重構四構態并聯平臺，其特征在于:所述第一側桿上開有長槽，第一滑動桿在長槽中滑動。
【文檔編號】B25J9/00GK105965477SQ201610329241
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】王汝貴, 廖益豐, 李屹豪, 張成東, 鄭安平, 嚴葉文, 衡東嶺
【申請人】廣西大學