CN111287327A - 一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展机构 - Google Patents

一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展机构，机架通过机架分支杆与支撑杆铰接连接；支撑杆的一端与机架分支杆铰接连接，另一端与第一连接杆铰接连接,同时与第二连接杆铰接连接；第一连接杆的一端与支撑杆铰接连接，另一端与第一连杆铰接连接；第一连杆的一端与第一连接杆铰接连接，另一端与第二连杆铰接连接；第二连杆的一端与第一连杆铰接连接，另一端与第二连接杆铰接连接；第二连接杆的一端与支撑杆铰接连接，另一端与第二连杆铰接连接。通过驱动支撑杆实现空间可展机构收拢和展开成为伞形形状以及成为一个平面，且该机构在收拢和展开过程中，控制简便。

Description

一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展 机构
技术领域
本发明属于机构学应用技术领域，特别是涉及到一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展机构。
背景技术
空间可展机构在开合屋顶、大型空间可展天线、空间可展支撑臂、太阳能电池列阵等领域具有非常广泛的应用。随着科学技术的发展需求，越来越多的工作场合需要机构具有更多的工作阶段，而且在不同的工作阶段机构应具有相应的功能。对伞状空间可展机构而言，单一的伞形展开形状已不能满足对伞状可展机构多功能性的要求，这限制了伞状可展机构的发展以及伞状可展机构在多形态模式场合的应用。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展机构，支撑杆进行驱动实现空间可展机构收拢和展开成为伞形形状以及成为一个平面，且该机构在收拢和展开过程中，控制简便。
本发明采用的技术方案为一种单自由度对称空间七杆闭环机构其特征是：包括机架、支撑杆、第一连接杆、第一连杆、第二连杆、第二连接杆；
所述机架设置有三个机架分支杆，所述机架通过所述其中两个相邻的机架分支杆与所述支撑杆铰接连接；
所述支撑杆设置有两个，其中一个所述支撑杆的一端与机架分支杆铰接连接，另一端与所述第一连接杆的一端铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；另一个所述支撑杆的一端与机架分支杆铰接连接，另一端与所述第二连接杆的一端铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；
所述第一连接杆的一端与所述支撑杆铰接连接，另一端与所述第一连杆铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；
所述第二连接杆的一端与所述支撑杆铰接连接，另一端与所述第二连杆铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；
所述第一连杆的一端与所述第一连接杆铰接连接，另一端与所述第二连杆铰接连接，且这两个铰接连接转动副的轴线为平行关系；
所述第二连杆的一端与所述第二连接杆铰接连接，另一端与所述第一连杆铰接连接，且这两个铰接连接转动副的轴线为平行关系；
所述两个支撑杆与所述两个相邻机架分支杆铰接连接转动副轴线的交点位于对称平面B上；
所述两个相邻机架分支杆关于过这两个机架分支杆轴线夹角角平分线的对称平面B镜像对称；所述两个支撑杆关于对称平面B镜像对称；所述第一连接杆与所述第二连接杆关于对称平面B对称；所述第一连杆与所述第二连杆关于对称平面B对称；
所述对称平面B与所述运动链共平面A为垂直关系；
所述支撑杆的轴线、第一连接杆的轴线、第一连杆的轴线、第二连杆的轴线、第二连接杆的轴线位于运动链共平面A上；
所述第一连接杆与支撑杆铰接连接转动副的轴线位于运动链共平面A上；所述第二连接杆与支撑杆铰接连接转动副的轴线位于运动链共平面A上；所述第一连杆与第一连接杆铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系；所述第二连杆与第二连接杆铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系；所述第一连杆与第二连杆铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系；
在本发明一种单自由度对称空间七杆闭环机构完全展开成为平面构形状态下，所述机架分支杆与支撑杆铰接连接转动副轴线位于运动链共平面A上；所述机架分支杆与支撑杆铰接连接转动副的两个轴线确定的平面与运动链共平面A重合。
本发明采用的另一种技术方案为一种基于单自由度对称空间七杆闭环机构的空间可展机构其特征是：包括机架、支撑杆、第一连接杆、第一连杆、第二连杆、第二连接杆；所述机架设置有三个机架分支杆，所述机架通过所述机架分支杆与所述支撑杆铰接连接；
所述支撑杆设置有三个，所述支撑杆的一端与所述机架分支杆铰接连接；所述支撑杆的另一端与所述第一连接杆铰接连接，同时与所述第二连接杆铰接连接；
所述第一连接杆设置有三个，所述第一连接杆的一端与所述支撑杆铰接连接，另一端与所述第一连杆铰接连接；
所述第一连杆设置有三个，所述第一连杆的一端与所述第一连接杆铰接连接，另一端与所述第二连杆铰接连接；
所述第二连杆设置有三个，所述第二连杆的一端与所述第一连杆铰接连接，另一端与所述第二连接杆铰接连接；
所述第二连接杆设置有三个，所述第二连接杆的一端与所述支撑杆铰接连接，另一端与所述第二连杆铰接连接。
所述机架分支杆的数量、所述支撑杆的数量、所述第一连接杆的数量、所述第一连杆的数量、所述第二连杆的数量和所述第二连接杆的数量相同。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展机构，通过驱动支撑杆实现空间可展机构收拢和展开成为伞形形状以及成为一个平面，且该机构在收拢和展开过程中，控制简便。一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展机构，应用于可展机构的多形态模式工作场合，可以实现由伞形形状展开成平面形状的要求，同时还具有较大的展收比。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一种单自由度对称空间七杆闭环机构结构示意图。
图2为本发明一种单自由度对称空间七杆闭环机构完全展开成为平面构形状态示意图。
图3为本发明一种基于单自由度对称空间七杆闭环机构的空间可展机构。
图4为本发明一种基于单自由度对称空间七杆闭环机构的空间可展机构完全展开成为平面形态示意图。
图中1-机架、2-支撑杆、3-第一连接杆、4-第一连杆、5-第二连杆、6-第二连接杆、101-机架分支杆、A-运动链共平面、B-对称平面
具体实施方式
具体实施方式一：一种单自由度对称空间七杆闭环机构，如图1、图2，包括机架1、支撑杆2、第一连接杆3、第一连杆4、第二连杆5和第二连接杆6。
所述机架1设置有三个机架分支杆101，所述机架1通过所述其中两个相邻的机架分支杆101与所述支撑杆2铰接连接；
所述支撑杆2设置有两个，其中一个支撑杆2的一端与机架分支杆101铰接连接，另一端与所述第一连接杆3铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；另一个支撑杆2的一端与机架分支杆101铰接连接，另一端与所述第二连接杆6铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；
所述第一连接杆3的一端与所述支撑杆2铰接连接，另一端与所述第一连杆4铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；
所述第二连接杆6的一端与所述支撑杆2铰接连接，另一端与所述第二连杆5铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；
所述第一连杆4的一端与所述第一连接杆3铰接连接，另一端与所述第二连杆5铰接连接，且这两个铰接连接转动副的轴线为平行关系；
所述第二连杆5的一端与所述第二连接杆6铰接连接，另一端与所述第一连杆4铰接连接，且这两个铰接连接转动副的轴线为平行关系；
所述两个支撑杆2与所述两个机架分支杆101铰接连接转动副轴线的交点位于对称平面B上；
所述相邻的两个机架分支杆101关于过这两个机架分支杆101轴线夹角角平分线的对称平面B镜像对称；所述两个支撑杆2关于对称平面B镜像对称；所述第一连接杆3与所述第二连接杆6关于对称平面B对称；所述第一连杆4与所述第二连杆5关于对称平面B对称；
所述对称平面B与所述运动链共平面A为垂直关系；
所述支撑杆2的轴线、第一连接杆3的轴线、第一连杆4的轴线、第二连杆5的轴线、第二连接杆6的轴线位于运动链共平面A上；
所述第一连接杆3与支撑杆2铰接连接转动副的轴线位于运动链共平面A上；所述第二连接杆6与支撑杆2铰接连接转动副的轴线位于运动链共平面A上；所述第一连杆4与第一连接杆3铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系；所述第二连杆5与第二连接杆6铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系；所述第一连杆4与第二连杆5铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系；
在本发明一种单自由度对称空间七杆闭环机构完全展开成为平面构形状态下，所述机架分支杆101与支撑杆2铰接连接转动副轴线位于运动链共平面A上；所述机架分支杆101与支撑杆2铰接连接转动副两个相交轴线确定的平面与运动链共平面A重合。
具体实施方式二：一种基于单自由度对称空间七杆闭环机构的空间可展机构，如图3、图4，包括机架1、支撑杆2、第一连接杆3、第一连杆4、第二连杆5、第二连接杆6；所述机架1设置有三个机架分支杆101；所述机架1通过所述机架分支杆101与所述支撑杆2铰接连接；
所述支撑杆2设置有三个，所述支撑杆2的一端与所述机架分支杆101铰接连接；所述支撑杆2的另一端与所述第一连接杆3铰接连接，同时与所述第二连接杆6铰接连接；
所述第一连接杆3设置有三个，所述第一连接杆3的一端与所述支撑杆2铰接连接，另一端与所述第一连杆4铰接连接；
所述第一连杆4设置有三个，所述第一连杆4的一端与所述第一连接杆3铰接连接，另一端与所述第二连杆5铰接连接；
所述第二连杆5设置有三个，所述第二连杆5的一端与所述第一连杆4铰接连接，另一端与所述第二连接杆6铰接连接；
所述第二连接杆6设置有三个，所述第二连接杆6的一端与所述支撑杆2铰接连接，另一端与所述第二连杆5铰接连接；
所述机架分支杆101的数量、所述支撑杆2的数量、所述第一连接杆3的数量、所述第一连杆4的数量、所述第二连杆5的数量和所述第二连接杆6的数量相同。
本发明的一种单自由度对称空间七杆闭环机构及基于此的空间可展机构，支撑杆进行转动驱动实现由伞形形状展开成平面形状的要求，且该机构在形状转换过程中，控制方便。
该结构可用于可展机构的多形态模式工作场合，可以实现由伞形形状展开成平面形状的要求，在开合屋顶、大型空间可展天线、太阳能电池阵等领域具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种单自由度对称空间七杆闭环机构，其特征在于：包括机架(1)、支撑杆(2)、第一连接杆(3)、第一连杆(4)、第二连杆(5)和第二连接杆(6)；所述机架(1)设置有三个机架分支杆(101)，所述机架(1)通过所述其中两个相邻的机架分支杆(101)与所述支撑杆(2)铰接连接；
所述支撑杆(2)设置有两个，其中一个支撑杆(2)的一端与机架分支杆(101)铰接连接，另一端与所述第一连接杆(3)铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；另一个支撑杆(2)的一端与机架分支杆(101)铰接连接，另一端与所述第二连接杆(6)铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；
所述第一连接杆(3)的一端与所述支撑杆(2)铰接连接，另一端与所述第一连杆(4)铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；所述第二连接杆(6)的一端与所述支撑杆(2)铰接连接，另一端与所述第二连杆(5)铰接连接，且这两个所述铰接连接转动副的轴线为垂直关系；所述第一连杆(4)的一端与所述第一连接杆(3)铰接连接，另一端与所述第二连杆(5)铰接连接，且这两个铰接连接转动副的轴线为平行关系；所述第二连杆(5)的一端与所述第二连接杆(6)铰接连接，另一端与所述第一连杆(4)铰接连接，且这两个铰接连接转动副的轴线为平行关系。
2.根据权利要求1所述的一种单自由度对称空间七杆闭环机构，其特征在于：所述两个支撑杆(2)与所述两个机架分支杆(101)铰接连接转动副轴线的交点位于对称平面B上。
3.根据权利要求1所述的一种单自由度对称空间七杆闭环机构，其特征在于：所述相邻的两个机架分支杆(101)关于过这两个机架分支杆(101)轴线夹角角平分线的对称平面B镜像对称。
4.根据权利要求1所述的一种单自由度对称空间七杆闭环机构，其特征在于：所述两个支撑杆(2)关于对称平面B镜像对称；所述第一连接杆(3)与所述第二连接杆(6)关于对称平面B对称。
5.根据权利要求1所述的一种单自由度对称空间七杆闭环机构，其特征在于：所述第一连杆(4)与所述第二连杆(5)关于对称平面B对称；所述对称平面B与所述运动链共平面A为垂直关系。
6.根据权利要求1所述的一种单自由度对称空间七杆闭环机构，其特征在于：所述支撑杆(2)的轴线、第一连接杆(3)的轴线、第一连杆(4)的轴线、第二连杆(5)的轴线、第二连接杆(6)的轴线位于运动链共平面A上；所述第一连接杆(3)与支撑杆(2)铰接连接转动副的轴线位于运动链共平面A上；所述第二连接杆(6)与支撑杆(2)铰接连接转动副的轴线位于运动链共平面A上；所述第一连杆(4)与第一连接杆(3)铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系；所述第二连杆(5)与第二连接杆(6)铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系；所述第一连杆(4)与第二连杆(5)铰接连接转动副的轴线与运动链共平面A为垂直关系。
7.根据权利要求1所述的一种单自由度对称空间七杆闭环机构，其特征在于：在单自由度对称空间七杆闭环机构完全展开成为平面构形状态下，所述机架分支杆(101)与支撑杆(2)铰接连接转动副轴线位于运动链共平面A上；所述机架分支杆(101)与支撑杆(2)铰接连接转动副两个相交轴线确定的平面与运动链共平面A重合。
8.一种基于单自由度对称空间七杆闭环机构的空间可展机构，其特征在于：包括机架(1)、支撑杆(2)、第一连接杆(3)、第一连杆(4)、第二连杆(5)、第二连接杆(6)；所述机架(1)设置有三个机架分支杆(101)；所述机架(1)通过所述机架分支杆(101)与所述支撑杆(2)铰接连接；
所述支撑杆(2)设置有三个，所述支撑杆(2)的一端与所述机架分支杆(101)铰接连接；所述支撑杆(2)的另一端与所述第一连接杆(3)铰接连接，同时与所述第二连接杆(6)铰接连接；
所述第一连接杆(3)设置有三个，所述第一连接杆(3)的一端与所述支撑杆(2)铰接连接，另一端与所述第一连杆(4)铰接连接；所述第一连杆(4)设置有三个，所述第一连杆(4)的一端与所述第一连接杆(3)铰接连接，另一端与所述第二连杆(5)铰接连接；所述第二连杆(5)设置有三个，所述第二连杆(5)的一端与所述第一连杆(4)铰接连接，另一端与所述第二连接杆(6)铰接连接；所述第二连接杆(6)设置有三个，所述第二连接杆(6)的一端与所述支撑杆(2)铰接连接，另一端与所述第二连杆(5)铰接连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于单自由度对称空间七杆闭环机构的空间可展机构，其特征在于：所述机架分支杆(101)的数量、所述支撑杆(2)的数量、所述第一连接杆(3)的数量、所述第一连杆(4)的数量、所述第二连杆(5)的数量和所述第二连接杆(6)的数量相同。
10.根据权利要求8所述的一种基于单自由度对称空间七杆闭环机构的空间可展机构，其特征在于：支撑杆进行转动驱动实现由伞形形状展开成平面形状的要求。
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