含120个环的可展耦合机构制造技术

本发明专利技术公开了含120个环的可展耦合机构,该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形。正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接。该机构可看作是由30个相同的H单元体组合成，在相同驱动条件下，每个单元体有相同的运动特性，该机构各节点能够同步向几何中心收缩和展开运动，属于一种多环可展耦合机构，基于这种运动特性，该机构有望应用在建筑、制造、机器人、空间探索和分子研究等领域。

【技术实现步骤摘要】
含120个环的可展耦合机构
本专利技术是一种对称耦合机构，尤其涉及含120个环的可展耦合机构，属于机构学应用

技术介绍
随着机构由简单向复杂、平面向空间、单环向多环的不断发展，机构创新始终是机器装备创新的关键和研究热点。现有的并联机构具有承载能力强，刚度大，惯性低等优点，但是工作空间有限；串联机构工作空间大，结构简单灵巧，但强度低，不适用于重载场合。在这样的发展趋势下，混联机构应运而生。这类机构很好地将串联机构和并联机构的优点有效复合，同时突破各自结构的缺点，近年来成为机构领域的研究热点。结构组成复杂但外观新颖的混联机构，其机架和动平台之间的连接支链相互耦合，彼此之间并不独立，通常以多个相同的环结构连接成网状耦合机构的形式呈现，使得该类机构具备了结构功能及外观的双重优点，符合机构的发展趋势。但是，由于现有成熟的构型综合理论适用于具有独立分支的并联机构；与并联机构结构上的迥异，决定了己有的构型综合理论对多环耦合机构并不适用，大大限制了耦合机构，特别是多环耦合新机构的提出，对促进这类机构的大量开发和应用是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种含有120个环的单移动可展耦合机构，为企业及研究机构提供信息和技术支持，该机构能够根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为含120个环的可展耦合机构，该机构是一种单移动可展对称耦合结构，该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形。正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接。正五边形构件由5个V5型构件组合成，V5型构件末端转副轴线夹角为108度,正五边形构件上的5个转动副均布且相邻转动副轴线间的夹角为108度。I型四边形的构件由2个Y1型构件组合成，Y1型构件由V1型构件即末端转动副轴线夹角为112.868度和V4型构件即末端转动副轴线夹角为67.132度组合成；Y1型构件上的3个转动副的相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度和180度，I型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度、112.868度、67.132度。II型四边形构件由2个V2型构件即末端转动副轴线夹角为68.331度和2个V6型构件即末端转动副轴线夹角为111.669度组合成；II型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为68.331度、111.669度、68.331度、111.669度。正三角形构件由3个V3型构件即末端转动副轴线夹角为60度组合成，正三角形构件上的3个转动副均布且相邻轴线夹角为60度。该机构可看作是由30个相同的H单元体组合成，H单元体又由2个F单元体和2个G单元体组合成，相应地各节点处的N个V型构件组合成相应的Y1型构件和N边形构件。F单元体由2个V1型构件、1个V2型构件、1个V3型构件和4个连杆组成，第一个V1型构件的两转动副的对称平面和第二个V1型构件的两转动副的对称平面a重合，V2型构件的两转动副的对称平面和V3型构件的两转动副的对称平面b重合；4个V型构件按V1-V2-V1-V3通过连杆依次铰接。G单元体由2个V4型构件、1个V5型构件、1个V6型构件和4个连杆组成，第一个V4型构件的两转动副的对称平面和第二个V4型构件的两转动副的对称平面c重合，V5型构件的两转动副的对称平面和V6型构件的两转动副的对称平面d重合；4个V型构件按V4-V5-V4-V6通过连杆依次铰接。H单元体由2个F单元体和2个G单元体组成，2个F单元体的对称平面b重合，2个G单元体的对称平面d重合，V1和V4型构件组合成1个Y1型构件，2个V2构件和2个V6型构件组合成1个II型四边形构件，H单元体外环构件次序为V5-Y1-V3-Y1-V5-Y1-V3-Y1，H环的中间是1个II型四边形构件通过连杆铰接外环的4个Y1形成的4个网孔。与现有技术相比，该专利技术具有以下优点：该机构内部结构可看作是由30个相同的含4个网孔的环状结构组合得到的多环网状结构，兼备串并联机构的优点，属于一种多环可展耦合机构。该机构具有单自由度移动运动性质，在相同的驱动条件下，该机构能够单向移动且向几何中心收缩和展开运动，并且根据工作条件及环境需求伸展收拢，便于运输，能更好地适应特殊场合，有良好的应用前景。附图说明图1中从左往右依次为正三角形构件、I型四边形构件、II型四边形构件和五边形构件的示意图。图中：V1和V4型构件组合成1个Y1型构件，2个Y1型构件组成1个I型四边形构件，2个V2型构件和2个V6型构件组成1个II型四边形构件，3个V3型构件组成1个正三角形构件，5个V5型构件组成1个正五边形构件。图2为F单元体示意图。图中：F单元体由2个V1型构件、1个V2型构件、1个V3型构件和4个连杆按V1-V2-V1-V3依次铰接组合成。图3为G单元体示意图。图中：G单元体由2个V4型构件、1个V5型构件、1个V6型构件和4个连杆按V4-V5-V4-V6依次铰接组合成。图4为H单元体示意图。图中：H单元体由2个F单元体和2个G单元体组成，2个F单元体的对称平面b重合，2个G单元体的对称平面d重合，V1和V4组合成1个Y1型构件，2个V2型构件和2个V6型构件组成1个II型四边形构件，H单元体外环构件次序为V5-Y1-V3-Y1-V5-Y1-V3-Y1，H环的中间是1个II型四边形构件通过连杆铰接外环的4个Y1形成的4个网孔。图5为菱形三十面体示意图。图6为含120环的可展耦合机构示意图。图中：该机构由12个正五边形构件，60个I型四边形构件，30个II型四边形构件，20个正三角形构件和240个连杆组成。具体实施方式如图1-6所示，含120个环的可展耦合机构，该机构是一种单移动可展对称耦合结构，该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形。正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接。正五边形构件由5个V5型构件组合成，V5型构件末端转副轴线夹角为108度,正五边形构件上的5个转动副均布且相邻转动副轴线间的夹角为108度。I型四边形的构件由2个Y1型构件组合成，Y1型构件由V1型构件即末端转动副轴线夹角为112.868度和V4型构件即末端转动副轴线夹角为67.132度组合成；Y1型构件上的3个转动副的相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度和180度，I型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度、112.868度、67.132度。II型四边形构件由2个V2型构件即末端转动副轴线夹角为68.331度和2个V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含120个环的可展耦合机构，其特征在于：该机构是一种单移动可展对称耦合结构，该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形；正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接；正五边形构件由5个V5型构件组合成，V5型构件末端转副轴线夹角为108度,正五边形构件上的5个转动副均布且相邻转动副轴线间的夹角为108度；I型四边形的构件由2个Y1型构件组合成，Y1型构件由V1型构件即末端转动副轴线夹角为112.868度和V4型构件即末端转动副轴线夹角为67.132度组合成；Y1型构件上的3个转动副的相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度和180度，I型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度、112.868度、67.132度；II型四边形构件由2个V2型构件即末端转动副轴线夹角为68.331度和2个V6型构件即末端转动副轴线夹角为111.669度组合成；II型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为68.331度、111.669度、68.331度、111.669度；正三角形构件由3个V3型构件即末端转动副轴线夹角为60度组合成，正三角形构件上的3个转动副均布且相邻轴线夹角为60度。...

【技术特征摘要】
1.含120个环的可展耦合机构，其特征在于：该机构是一种单移动可展对称耦合结构，该机构包括122个节点，240个连杆，120个面，122个节点包括12个正五边形，60个I型四边形，30个II型四边形，20个正三角形；正五边形构件均通过连杆与5个I型四边形构件铰接，I型四边形构件均通过连杆与1个五边形构件、1个正三角形构件和2个II型四边形构件铰接，II型四边形构件均通过连杆与4个I型四边形构件铰接，正三角形构件均通过连杆与3个I型四边形构件铰接；正五边形构件由5个V5型构件组合成，V5型构件末端转副轴线夹角为108度,正五边形构件上的5个转动副均布且相邻转动副轴线间的夹角为108度；I型四边形的构件由2个Y1型构件组合成，Y1型构件由V1型构件即末端转动副轴线夹角为112.868度和V4型构件即末端转动副轴线夹角为67.132度组合成；Y1型构件上的3个转动副的相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度和180度，I型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为112.868度、67.132度、112.868度、67.132度；II型四边形构件由2个V2型构件即末端转动副轴线夹角为68.331度和2个V6型构件即末端转动副轴线夹角为111.669度组合成；II型四边形构件上的4个转动副相邻轴线间的夹角依次为68.331度、111.669度、68.331度、111.669度；正三角形构件由3个V3型构件即末端转动副轴线夹角为60度组合成，正三角形构件上的3个转动副均布且相邻轴线夹角...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小明，刘婧芳，丁华锋，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11