多杆同心复合球铰制造技术

本发明专利技术涉及一种多杆同心复合球铰，其特征在于由多个偏心平面铰链组合而成，偏心平面铰链主要由合页轴、合页、直杆、弯杆以及若干销轴组成。所述的合页轴为带有两个卡簧槽的光轴，插入合页孔中且能在合页孔中自由绕自身轴线转动；所述直杆、弯杆以及合页上开有销轴孔，通过销轴将直杆、弯杆以及合页连接在一起；合页轴插入合页孔后，在合页轴上的两个卡簧槽内装有轴用卡簧，以实现合页轴的轴向固定；两直杆上两销轴孔之间的距离CE、GH与两弯杆上两销轴孔之间的距离DF、FI均相等；两合页上两销轴孔之间的距离CD、HI与两弯杆上两销轴孔之间的距离EF、FG均相等；两弯杆的弯曲角度∠GFD和∠EFI相等；偏心平面铰链可以实现合页轴绕转动中心做球面运动；合页轴上可以套两个合页，这样可以将更多的偏心平面铰链连在一起，组成多杆同心复合球铰。本发明专利技术结构简单、转动范围大、容易加工制造等优点，可准确实现多杆绕同一点做球面运动。可以应用在需要复合球铰的各种并联机构和可变几何桁架上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多杆同心复合球铰，属于刚性连接元件

技术介绍
球铰是在机械系统中广泛应用的一类运动副，它具有用途广泛、自由度多、运动空间大和传动力大和耐磨损的特点。目前市场上出现最多的就是普通的球铰，即所谓“球-球窝”型，属于三级副，只连接两个杆件。它具有转动范围小、结构复杂、制造困难的缺点。在某些应用场合，如八面体Mewart平台(图1所示)，有六根杆件连接三角形的上、下平台，其中两根杆件和平台共用一个球铰，这就需要所谓多杆同心复合球铰。由于用传统的球铰或虎克铰很难组合成同心球铰，很多研究人员开发了如图2所示的一般 Mewart平台(6-SPS机构)，它的上下平台上的球形关节副是分开的，这样可以采用普通的球铰来连接，但同时也大大增加了机构的运动学方程的复杂程度。
技术实现思路
要解决的技术问题为了解决如上所述的现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种能连接多个杆件且各杆件的转动中心在同一个点上的多杆同心复合球铰。技术方案为了达到上述专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案为一种多杆同心复合球铰，其特征在于由多个偏心平面铰链组合而成，偏心平面铰链主要由合页轴、合页、直杆、弯杆以及若干销轴组成。所述的合页轴为带有两个卡簧槽的光轴，插入合页孔中且能在合页孔中自由绕自身轴线转动；所述直杆、弯杆以及合页上开有销轴孔，通过销轴将直杆、弯杆以及合页连接在一起；合页轴插入合页孔后，在合页轴的两个卡簧槽内装有轴用卡簧，以实现合页轴的轴向固定。上述的两直杆上两销轴孔之间的距离CE、GH与两弯杆上两销轴孔之间的距离DF、 FI均相等。上述的两合页上两销轴孔之间的距离⑶、HI与两弯杆上两销轴孔之间的距离EF、 re均相等。上述的两弯杆的弯曲角度Z GFD和Z EFI相等。上述的所有销轴孔直径均相同。上述的销轴为台阶轴。上述的偏心平面铰链可以实现合页轴绕转动中心做球面运动。上述的合页轴上可以套两个合页，这样可以将更多的偏心平面铰链连在一起，组成多杆同心复合球铰。本专利技术的多杆同心复合球铰是由多个偏心平面铰链连在一起实现的，经过特殊设计，结构简单、转动范围大，极易加工。可以应用在需要复合球铰的各种机构，如并联机构、 可变桁架机构等场合。一方面能保证多杆共用一个转动中心，另一方面保证其转动范围大、 结构简单、容易加工的优点。附图说明图1是八面体Mewart平台示意图。图2是6-SPS机构示意图。图3是偏心平面铰链示意图。图4是直杆和弯杆示意图。图5是销轴的示意图。图6是合页轴的示意图。图7是两片合页的三维图。图8是三杆同心复合球铰示意图。图9是四杆同心复合球铰三维图。图10是由三杆同心复合球铰连接的四面体结构示意图。图11是由四杆同心复合球铰连接的八面体结构模型图。具体实施方案如图3 8所示，本专利技术所实现的多杆同心复合球铰，主要由图3所示的偏心平面铰链连接而成。图3所示的偏心平面铰链由合页轴(1)、合页O)、直杆(3)、弯杆(4)以及若干销轴( 组成。其中合页轴(1)可以绕转动中心做球面运动。合页轴(1)与合页O)的孔属于紧密间隙配合，保证合页轴(1)可以在合页(2) 的孔中绕自身轴线转动。合页轴(1)插入合页O)的孔中后，在合页轴(1)的两个卡簧槽内装有轴用卡簧 (6)，以实现合页轴(1)在合页(2)孔中的轴向固定。合页(2)和直杆(3)上各开有两个销轴孔，弯杆(4)上开有三个销轴孔，合页(2) 上两销轴孔间距与弯杆⑷倾斜段上的两销轴孔间距相等，直杆⑶上两销轴孔间距与弯杆(4)直线段上的两销轴孔间距相等。所有的销轴孔直径均相同。直杆(3)的一端和弯杆(4)的直线段一端与合页(2)通过销轴(5)连接，直杆(3) 的另一端和弯杆(4)的倾斜段一端通过销轴(5)连接，两根弯杆的中间孔也通过销轴 (5)连接。注意安装的时候，两弯杆⑷的弯曲方向要对称。如图5所示，销轴(5)为台阶轴，销轴(5)的a段起轴向定位作用，b段与销轴孔之间为紧密间隙配合，c段与销轴孔之间为过盈配合。如图8所示，一根合页轴(1)上可以套两个合页O)，这样将三个偏心平面铰链依次首尾连在一起，就组成了三杆同心复合球铰，三根合页轴(1)均可绕同一个转动中心做平面运动。如图9所示，将四个偏心平面铰链依次首尾连在一起，就组成了四杆同心复合球铰。同样可以通过连接更多的偏心平面铰链，组成多杆同心复合球铰。但是连接的偏心平面铰链越多，合页轴的球面运动范围就越小。权利要求1.一种多杆同心复合球铰，其特征在于由多个偏心平面铰链组合而成，偏心平面铰链主要由合页轴、合页、直杆、弯杆以及若干销轴组成。所述的合页轴为光轴，插入合页孔中且能在合页孔中自由绕自身轴线转动；所述直杆、弯杆以及合页上开有销轴孔，通过销轴将直杆、弯杆以及合页连接在一起；合页轴插入合页孔后，在合页轴上的两个卡簧槽内装有轴用卡簧，以实现合页轴的轴向固定。2.根据权利要求1所述的多杆同心复合球铰，其特征在于所述的两直杆上两销轴孔之间的距离CE、GH与两弯杆上两销轴孔之间的距离DF、FI均相等。3.根据权利要求1所述的多杆同心复合球铰，其特征在于所述的两合页上两销轴孔之间的距离⑶、HI与两弯杆上两销轴孔之间的距离EF、FG均相等。4.根据权利要求1所述的多杆同心复合球铰，其特征在于所述的两弯杆的弯曲角度 Z GFD和Z EFI相等。5.根据权利要求1所述的多杆同心复合球铰，其特征在于所述的偏心平面铰链可以实现合页轴绕转动中心做球面运动。6.根据权利要求1所述的多杆同心复合球铰，其特征在于所述的合页轴上可以套两个合页，这样可以将更多的偏心平面铰链连在一起，组成多杆同心复合球铰。全文摘要本专利技术涉及一种多杆同心复合球铰，其特征在于由多个偏心平面铰链组合而成，偏心平面铰链主要由合页轴、合页、直杆、弯杆以及若干销轴组成。所述的合页轴为带有两个卡簧槽的光轴，插入合页孔中且能在合页孔中自由绕自身轴线转动；所述直杆、弯杆以及合页上开有销轴孔，通过销轴将直杆、弯杆以及合页连接在一起；合页轴插入合页孔后，在合页轴上的两个卡簧槽内装有轴用卡簧，以实现合页轴的轴向固定；两直杆上两销轴孔之间的距离CE、GH与两弯杆上两销轴孔之间的距离DF、FI均相等；两合页上两销轴孔之间的距离CD、HI与两弯杆上两销轴孔之间的距离EF、FG均相等；两弯杆的弯曲角度∠GFD和∠EFI相等；偏心平面铰链可以实现合页轴绕转动中心做球面运动；合页轴上可以套两个合页，这样可以将更多的偏心平面铰链连在一起，组成多杆同心复合球铰。本专利技术结构简单、转动范围大、容易加工制造等优点，可准确实现多杆绕同一点做球面运动。可以应用在需要复合球铰的各种并联机构和可变几何桁架上。文档编号F16C11/00GK102374225SQ20101024789公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日专利技术者吴洪涛, 王超群, 缪群华 申请人:南京航空航天大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王超群，缪群华，吴洪涛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：