单层及多层平面图形放缩机构的构造方法

针对采用剪刀机构作为基本单元构造平面图形放缩机构时至少需要上下两层互相铰接的构件的缺点,提出一种只由刚性杆件和柔性铰链组成平面放缩机构的方法,可以避免十字交叉的铰接,只用一层平板材料就可加工完成。该方法的基本原理是,取任意四边形的中点构成平行四边形机构,完成平面任意四边形的放缩,然后推广到任意图形,把任意图形划分为多个三角形、四边形的组合,从而可以完成其图形的放缩。该研究为平面任意形状可展式机构的设计以及机构的惯性力平衡设计提供了一种通用性方法。

平面图形放缩机构

放大尺是由单个平行四边形机构组成的,它可以对两点间的距离进行按比例的放大或缩小,但是不能对平面上的几个点间的距离同时进行放大或缩小,如果将多个平行四边形按照一定的顺序和角度连接起来,再加上一个驱动就可以完成这一工作。按这种方式构成的机构既可以是单自由度的普通机构,也可以是单自由度的过约束机构。加上一些带标记的滑动副,这种机构可以组成一些由直线段构成的大小可变的图形。

平面五杆仿图仪机构

经典的仿图仪有西尔维斯特仿图仪和谢伊涅尔仿图仪,西尔维斯特仿图仪有一个输入点和一个输出点,且输入和输出相互旋转一定角度;谢伊涅尔仿图仪存在一个输入点和两个输出点,虽然谢伊涅尔仿图仪比西尔维斯特仿图仪多出一个输出点,但是输入和输出必须在一条直线上,相互转角始终为0或180°。它们都是平面五杆的平行四边形机构。基于平面五杆机构的拓扑结构,结合仿图仪可以对任意的图形进行成比例放缩的特点,设计一些特殊的输入图形,以此导出仿图仪构成的必要条件。基于此提出一种新型的平面五杆仿图仪机构,并给出构件尺寸的确定方法,推广并统一了两种经典的平面仿图仪。

基于变胞机构特性的4拼黑板的原理设计

目前对变胞机构的研究主要集中于理论研究,实际应用较少。基于变胞机构的组合放缩、高度折叠、可伸张的特性,利用平面放缩机构的构造方法,首次提出1种4拼可放缩黑板的应用设计,为更好地研究和广泛应用变胞机构的特性提供了一定的价值。