一种具有高刚度和大比值行程放大能力的机构制造技术

本发明专利技术涉及一种具有较高刚度和大比值行程放大能力的机构。本发明专利技术将连杆机构可实现n倍行程放大的特性与塔式结构稳定性好的优点相结合，在保留连杆机构可实现大比值行程放大能力优点的同时，也克服了传统连杆机构被放大端刚度较低的难题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种具有较高刚度和大比值行程放大能力的机构。本专利技术将连杆机构可实现 n 倍行程放大的特性与塔式结构稳定性好的优点相结合，在保留连杆机构可实现大比值行程放大能力优点的同时，也克服了传统连杆机构被放大端刚度较低的难题。【专利说明】一种具有高刚度和大比值行程放大能力的机构
本专利技术涉及机械领域，特别涉及一种具有高刚度和大比值行程放大能力的机构。
技术介绍
如图1所示，传统的行程放大机构往往是通过各级连杆同一平面两侧交替布置， 各级连杆之间通过转动副相连接，从而实现输出点相对于输入点的倍行程放大，放大倍 数与输入点和输出点的相对位置以及各级连杆长度有关。此种实现行程放大的方法在实现 输出点相对于输入点行程放大的同时，存在机构整体纸面刚度较低的问题，而且输出点相 对于输入点的放大倍数越大，机构整体纸面刚度越低。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有的行程方法机构在放大倍数较大时，机构整体刚度会比 较低；为解决所述问题，本专利技术提供一种具有高刚度和大比值行程放大能力的机构。 本专利技术提供的具有高刚度和大比值行程放大能力的机构，至少包括三级连杆，每 级连杆有两根，同级连杆之间在中点通过转动副连接；相邻级连杆在端点处两两通过转动 副连接，形成剖面面积渐减的塔式交替布置结构；各转动副轴线相互平行，同级连杆之间的 转动副轴线在同一平面内，同级连杆夹角被所述平面平分。 进一步，包括四级连杆，分别为：第一 N级连杆、第二N级连杆、第一 N+1级连杆、第 二N+1级连杆、第一 N+2级连杆、第二N+2级连杆、第一 N+3级连杆、第二N+3级连杆；第一 N级连杆与第二N级连杆之间通过第一转动副连接；第一 N+1级连杆与第二N+1级连杆之 间通过第二转动副连接；第一N+2级连杆与第二N+2级连杆之间通过第三转动副连接、第一 N+3级连杆与第二N+3级连杆之间通过第四转动副连接。 进一步，所述第一 N级连杆、第二N级连杆的连接点为固定点，所述第二N级连杆 和第一 N+1级连杆的连接点为关节点，所述第一 N+1级连杆与第二N+1级连杆的连接点为 输入点，所述第一 N+3级连杆与第二N+3级连杆的连接点为输出点；所述第一 N级连杆、第 二N级连杆长度相同，所述第一 N+1级连杆与第二N+1级连杆的长度相同，所述第一 N+2级 连杆、第二N+2级连杆长度相同，所述第一 N+3级连杆与第二N+3级连杆的长度相同；所述 第一 N级连杆、第一 N+1级连杆、第一 N+2级连杆、第一 N+3级连杆与其同级连杆之间的轴 向距离依次递减。 进一步，所述输出点相对于输入点实现/7倍行程的放大， 刀_ 知/ $12- (A1+A2+A3+A4)/ (Al+742)， 其中，$12= (Ai+^42) ( )-⑶5" ( )]， $13= (Ai+A2+A3+A4) ，Al、A2、A3、A4 分别为 N 级连杆、 N+l级连杆、N+2级连杆、N+3级连杆的长度，人2为关节点与输入点之间的距离，a为各级 连杆与连杆机构中心线初始角度为〃，A a为由于输入点运动而产生的角度变化。 进一步，所述机构两侧为沿固定点对称的的塔式交替布置结构，实现高刚度和大 比值行程双向放大。 本专利技术的优点在于：通过各级连杆的塔式交替布置，使本专利技术整体呈三角形立体 结构，稳定性强；另外，同级连杆之间以转动副相连接，在实现行程放大能力的同时，增强 了本专利技术的内部支撑，从而使本专利技术在实现大比值行程放大能力的同时也具有了较大的刚 度。 【专利附图】【附图说明】 图1为传统行程放大机构的结构示意图； 图2为本专利技术所提供的具有高刚度和大比值行程放大能力的机构的正视图； 图3为本专利技术所提供的具有高刚度和大比值行程放大能力的机构的俯视图； 图4为本专利技术所提供的具有高刚度和大比值行程双向放大能力的机构的示意图； 图5为本专利技术所提供的具有高刚度和大比值行程放大能力的机构的三维结构示意图。 实施方式 下面结合附图和实施例对专利技术的技术方案进行详细说明： 图2为本专利技术具有高刚度和大比值行程放大能力的机构的正视图；图3为本专利技术所提 供的具有高刚度和大比值行程放大能力的机构的俯视图；图5是本专利技术所提供的具有高刚 度和大比值行程放大能力的机构的三维结构示意图。 结合参考图2、图3和图5,该高刚度行程放大机构包括：第一 N级连杆11、第二N 级连杆31、第一 N+1级连杆12、第二N+1级连杆32、第一 N+2级连杆13、第二N+2级连杆 33、第一 N+3级连杆14、第二N+3级连杆34 ;第一 N级连杆11与第二N级连杆31之间通过 第一转动副连接；第一 N+1级连杆12与第二N+1级连杆32之间通过第二转动副连接；第一 N+2级连杆13与第二N+2级连杆33之间通过第三转动副连接、第一 N+3级连杆14与第二 N+3级连杆34之间通过第四转动副连接，形成剖面面积渐增的塔式交替布置结构。所述各 转动副轴线在同一平面内，同级连杆夹角被所述平面平分。 所述第一 N级连杆11、第二N级连杆31的连接点为固定点21，所述第二N级连杆 31和第一 N+1级连杆12的连接点为关节点24,所述第一 N+1级连杆12与第二N+1级连杆 32的连接点为输入点22,所述第一 N+3级连杆14与第二N+3级连杆34的连接点为输出 点；各连杆均可以绕对应的连接点自由转动；所述第一 N级连杆11、第二N级连杆31长度 相同，所述第一 N+1级连杆12与第二N+1级连杆32的长度相同，所述第一 N+2级连杆13、 第二N+2级连杆33长度相同，所述第一 N+3级连杆14与第二N+3级连杆34的长度相同； 所述第一 N级连杆11、第一 N+1级连杆12、第一 N+2级连杆13、所述第一 N+3级连杆14与 其同级连杆的距离递减。 假设N级连杆11、N+1级连杆12、N+2级连杆13、N+3级连杆14长度分别为7n、 A2、A3、A4,关节点24与输入点22之间的距离为人2，各级连杆与连杆机构中心线初始角度 为〇?，由于输入点22运动而产生的角度变化为A a，则输入点22的行程可表示为 s12= (7n+742) \_cos ( 〇 + A a ) - cos a ] 输出点23的行程可表示为 s'i3= ^11+^12+-^13+-^14^ Lcos ( a + A a )- cos 〇 ] 由此可得输出点23相对于输入点22的行程放大倍数为 -^13/ -^12- 由此可见，输出点23相对于输入点22的行程放大倍数/?只与输入点22和输出点23 的相对位置以及各级连杆的长度有关。 由图3可以看出，各级连杆整体呈"塔式"布局，连杆机构整体稳定性好，刚度大大 增强。 在本专利技术的其他实施例中，所提供的放大机构还可以是两侧为沿固定点对称的的 塔式交替布置结构，从而实现高刚度和大比值行程双向放大。 图4为本专利技术所提供的具有高刚度和大比值行程双向放大能力的机构的结构示 意图，如图4所示，所述结构左右对称，具有双向行程放大能力。 本专利技术虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本专利技术，任何本领域 技术人员在不脱离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高刚度和大比值行程放大能力的机构，其特征在于，至少包括三级连杆，每级连杆有两根，同级连杆之间在中点通过转动副连接；相邻级连杆在端点处两两通过转动副连接，形成剖面面积渐减的塔式交替布置结构；各转动副轴线相互平行，同级连杆之间的转动副轴线在同一平面内，同级连杆夹角被所述平面平分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉花，曹燕燕，丁同才，陈乃威，胡震宇，刘仲，吴源兵，潘宇，刘洲，施宗成，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31