一种棱柱型对称可展机构单元

摘要

本发明公开了一种棱柱型对称可展机构单元，包括2N个三杆相交连接节点、N根等长的竖向连杆和2N根等长的水平连杆，其中N为大于2的偶数，每个三杆相交连接节点上均设置有一个竖向连杆转动副和两个水平连杆转动副，竖向连杆转动副与一根竖向连杆连接，两个水平连杆转动副分别与两根不同的水平连杆连接，每根竖向连杆的两端分别与不同的连接节点通过竖向连杆转动副连接，每根水平连杆的两端分别与不同的连接节点通过水平连杆转动副连接。本发明具有单一运动自由度，几何构型美观，折叠-展开过程便捷且可重复。

主权项

1.一种棱柱型对称可展机构单元，该可展机构单元包括2N个三杆相交连接节点（1）、N根等长的竖向连杆（2）和2N根等长的水平连杆（3），其特征在于，其中N为大于2的偶数，每个所述三杆相交连接节点（1）上均设置有一个竖向连杆转动副（4）和两个水平连杆转动副（5），所述竖向连杆转动副（4）与一根竖向连杆（2）连接，所述两个水平连杆转动副（5）分别与两根不同的水平连杆（3）连接，每根竖向连杆（2）的两端分别与不同的连接节点（1）通过竖向连杆转动副（4）连接，每根水平连杆（3）的两端分别与不同的连接节点（1）通过水平连杆转动副（5）连接；N根水平连杆（3）通过N个三杆相交连接节点（1）首尾连接组成N边形上底面，其余N根水平连杆（3）和N个三杆相交连接节点（1）则组成N边形下底面，上下底面的对应顶点之间均通过竖向连杆（2）连接，组成一个正棱柱体；每个三杆相交连接节点（1）上的三个转动副的轴心线位于同一平面，且三个转动副的轴心线相交而成的三角形为顶角为α的等腰三角形，竖向连杆转动副（4）位于所述等腰三角形的底边上，水平连杆转动副（5）位于等腰三角形的腰上，所述顶角α由下式确定：$\alpha =2\arcsin \frac{l_3\sin \frac{(N-2)\pi }{2N}}{\sqrt{l_2^2+l_3^2}},$其中l₂、l₃分别为竖向连杆（2）和水平连杆（3）的长度；竖向连杆转动副（4）的连杆安装位置位于所在等腰三角形底边的中点，水平连杆转动副（5）的连杆安装位置位于所在等腰三角形腰上的中点，竖向连杆（2）垂直于所连接的竖向连杆转动副（4）的轴心线，水平连杆（3）垂直于所连接的水平连杆转动副（5）的轴心线。