專利名稱：六自由度大承載面靜平衡并聯(lián)運動模擬臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機構，特別涉及一種并聯(lián)運動模擬裝置。
背景技術：
六自由度并聯(lián)運動模擬臺構造和設計均是在Stewart結構基礎上提出的,其基本形態(tài)是由六個可伸縮連桿、一個基底和一個工作平臺構成，伸縮連桿的控制大多數(shù)由電動缸或液壓缸組成。當伸縮桿為電動缸驅(qū)動時，具有過載能力強、易實現(xiàn)高精度伺服控制、移動靈活等優(yōu)點，但其輸出力有限，不能夠?qū)囕v、飛機等大型設備進行模擬；當伸縮桿為液壓缸驅(qū)動時，動平臺能夠承受重載，但是液壓系統(tǒng)體積大、元件易泄漏、維護成本高、移動性差等缺點限制了其在并聯(lián)運動模擬臺中的應用。近年來，隨著并聯(lián)機構在車輛、飛機等大型設備運動模擬等應用領域的不斷拓展， 對其承載面積、負載能力、動態(tài)性能等方面提出了更高的要求。目前的六自由度并聯(lián)運動模擬臺產(chǎn)品中，驅(qū)動形式為電機時其最大負載為幾噸，驅(qū)動形式為液壓時其最大負載為一般小于20噸，而驅(qū)動形式為電機特別是負載在20t以上且能夠提供較大工作空間的并聯(lián)運動模擬臺更鮮于報道，給研制具有大承載面并聯(lián)運動模擬臺帶來了障礙。為了實現(xiàn)大承載面并聯(lián)運動模擬臺，目前已提出了一些解決方案如中國專利200820004705.0，公開了一種大負載六自由電動平臺，該機構包括均勻布置的六個電動缸和至少三個氣缸，用以模擬飛機、坦克等運動，由于電動缸本體長度限制，動平臺運動范圍較小，同時電機隨電動缸一起擺動消耗了較大部分動力，間接限制了平臺的有效負載。中國專利200820071231. I公開了一種六自由度車輛駕駛仿真系統(tǒng)運動平臺，機構采用液壓缸驅(qū)動，上平臺為中空平臺，機動車駕駛艙的物理模型與上平臺的結合是采用沉降嵌入方式，這種布置使得上平臺結構尺寸非常大，機構占用空間很大、電機消耗功率增加，同時六個大功率液壓缸需要較大的泵站，系統(tǒng)整體移動性較差，噪音和油氣處理等問題較多。中國專利200410050354. 3公開了一種新型六自由度重力平衡機構，載荷由一系列連桿和運動副串聯(lián)而成，動力僅由一臺力矩電機或伺服電機提供，故系統(tǒng)不能承受重載，且系統(tǒng)的動態(tài)性能較差。中國專利03150629. I公開了一種高壓氣動重力平衡式空間運動模擬器，機構適用于需要大幅值升沉運動的運動模擬器，而在補償其它五個自由度時，機構的運動范圍以及動態(tài)性能具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種機構體積小、具有大承載面和工作空間、能承受重載并大幅降低電機輸出功率的六自由度大承載面靜平衡并聯(lián)運動模擬臺。本發(fā)明的技術方案如下
本發(fā)明主要包括動平臺、基座、靜載平衡裝置以及連接動平臺和基座的六個結構相同的PSS運動分支；PSS運動分支包括支撐桿、滑塊、絲杠、導軌、電機和導軌座。其中，六個直角梯形導軌座均勻地固定在基座上，也可以兩個為一組均勻地固定在基座上，該導軌座的直角面位于內(nèi)側(cè)，斜腰面位于外側(cè)，上述六個導軌座的中心線相交于一點，導軌座的斜腰面與基座面的夾角為60 80°。在上述導軌座外側(cè)的下端均設有伺服電機，在該伺服電機上面每個導軌座外側(cè)的斜腰面上均設有雙導軌，帶有螺紋的絲杠設在上述雙導軌中間，該絲杠的一端與電機軸連接，其另一端與設在導軌座上端外側(cè)的軸承座連接。在上述雙導軌上設有內(nèi)側(cè)帶螺紋的滑塊，該滑塊內(nèi)側(cè)與上述絲杠相嚙合，其外側(cè)通過轉(zhuǎn)動連接件與支撐桿的一端連接，該支撐桿的另一端通過轉(zhuǎn)動連接件與動平臺連接。上述轉(zhuǎn)動連接件可以采用球鉸或者軸線相交且不在同一平面里的三個轉(zhuǎn)動副代替，支撐桿與滑塊連接還可采用萬向鉸。在上述滑塊的上端與鋼絲繩的一端固定，該鋼絲繩的另一端繞過設在導軌座上端的定滑輪與設在導軌座內(nèi)側(cè)的配重連接，該配重總重量應為動平臺及負載總和的50 90%。上述定滑輪和鋼絲繩也可采用鏈輪和鋼鏈結構。上述配重的上端設有兩個導向輪，該配重的兩側(cè)設有與上述導向輪吻合的雙立柱，以保證配重沿導軌座直角邊垂直上下移動，該雙立柱的一端固定在基座上，其另一端為自由端。六個導軌座均勻地固定在基座上形成正六棱臺構型，通過球鉸連接動平臺和滑塊的支撐桿形成倒六棱臺構型，在增大動平臺承載面積和工作空間的同時能夠減小機構占用體積。電機驅(qū)動絲杠帶動滑塊沿導軌方向移動，滑塊帶動支撐桿協(xié)調(diào)擺動控制動平臺實現(xiàn)空間六自由度運動。模擬臺運動過程中配重對滑塊始終作用拉力，用以平衡動平臺及負載靜載荷對驅(qū)動電機作用力。配重是為了保證靜載平衡裝置能夠最大限度的增加動平臺負載 能力。導軌座的斜腰面與基座面的夾角的大小與動平臺運動性能指標有關，采用雙導軌結構保證其結構受力良好，能夠承受重載，加工安裝方便。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點
I、靜載平衡裝置使電機輸出功率降低了 35 65%，從而最大限度地提高了動平臺承載能力和動態(tài)性能，電動平臺能夠承受20t以上載荷。2、具有大承載面和工作空間，機構占用空間體積小。3.六組配重位于導軌座構成的正六棱臺中間，并且采用雙立柱導向，移動平穩(wěn)，降低了對滑塊的沖擊力。4.以伺服電機為驅(qū)動，過載能力強、易實現(xiàn)高精度伺服控制、移動靈活，適合在室內(nèi)或野外使用。與Stewart型平臺相比，伺服電機、絲杠等布置于與基座固連得導軌座上，易于實現(xiàn)大驅(qū)動、減小了運動模擬臺自身靜載荷，便于裝配、安裝及可重組。


圖I為本發(fā)明實施例I的結構示意簡圖。圖2為本發(fā)明靜載平衡裝置示意簡圖。圖3為本發(fā)明實施例2的結構示意簡圖。
具體實施例方式實施例I :
在圖I所示的六自由度大承載面靜平衡并聯(lián)運動模擬臺結構示意簡圖中，六個直角梯形導軌座9均勻地固定在基座11上，該導軌座的直角面位于內(nèi)側(cè)，斜腰面位于外側(cè)，該斜腰面與基座的夾角為72°，每個導軌座斜腰面中心線沿正六棱臺母線方向且六條中心線相交于一點。在上述導軌座外側(cè)的下端均設有伺服電機10,在該伺服電機上面每個導軌座外側(cè)的斜腰面上均設有雙導軌8，帶有螺紋的絲杠7設在上述雙導軌中間，該絲杠的一端與電機軸連接，其另一端與設在導軌座上端外側(cè)的軸承座3連接。在上述雙導軌上設有內(nèi)側(cè)帶螺紋的滑塊6，該滑塊內(nèi)側(cè)與上述絲杠相嚙合，其外側(cè)通過球鉸5與支撐桿4的一端連接，該支撐桿的另一端通過球鉸2與動平臺I連接。在上述滑塊的上端與鋼絲繩13的一端固定，該鋼絲繩的另一端繞過設在導軌座上端的定滑輪12與設在導軌座內(nèi)側(cè)的配重15連接，如圖2所示，該配重的上端設有兩個導向輪14，該配重的兩側(cè)設有與上述導向輪吻合的雙立柱16，以保證配重沿導軌座直角邊垂直上下移動，該雙立柱的一端固定在基座上，其另一端為自由端。實施例2:
在圖3所示的六自由度大承載面靜平衡并聯(lián)運動模擬臺結構示意簡圖中，六個導軌座9相鄰兩個為一組，均勻地固定在基座11上，每組導軌座斜腰面中心線互相平行。其它構件 和連接方式與實施例I相同。
權利要求
1.一種六自由度大承載面靜平衡并聯(lián)運動模擬臺，主要包括動平臺、基座、靜載平衡裝置以及連接動平臺和基座的六個結構相同的PSS運動分支；PSS運動分支包括支撐桿、滑塊、絲杠、導軌、伺服電機和導軌座，其特征在于六個直角梯形導軌座均勻地或兩個為一組均勻地固定在基座上，該導軌座的直角面位于內(nèi)側(cè)，其斜腰面位于外側(cè)，該斜腰面與基座面夾角為60 80°，在上述導軌座外側(cè)的下端均設有伺服電機，在該伺服電機上面每個導軌座外側(cè)的斜腰面上均設有雙導軌，帶有螺紋的絲杠設在上述雙導軌中間，該絲杠的一端與電機軸連接，其另一端與設在導軌座上端外側(cè)的軸承座連接；在上述雙導軌上設有內(nèi)側(cè)帶螺紋的滑塊，該滑塊內(nèi)側(cè)與上述絲杠相嚙合，上述滑塊的外側(cè)通過轉(zhuǎn)動連接件與支撐桿的一端連接，該支撐桿的另一端通過轉(zhuǎn)動連接件與動平臺連接；在上述滑塊的上端與鋼絲繩的一端固定，該鋼絲繩的另一端繞過設在導軌座上端的定滑輪與設在導軌座內(nèi)側(cè)的配重連接，該配重總重為動平臺及負載總和的50 90%，該配重的上端設有兩個導向輪，該配重的兩側(cè)設有與上述導向輪吻合的雙立柱，該雙立柱的一端固定在基座上，其另一端為自由端。
全文摘要
一種六自由度大承載面靜平衡并聯(lián)運動模擬臺，包括動平臺、基座、靜載平衡裝置以及連接動平臺和基座的六個結構相同的運動分支。其中六個導軌座均勻固定在基座上，該導軌座外側(cè)下端均設有伺服電機，該電機上面均設有雙導軌，絲杠設在上述雙導軌中間，該絲杠的一端與電機軸連接，其另一端與導軌座上端的軸承座連接；在上述雙導軌上設有滑塊，該滑塊的外側(cè)通過轉(zhuǎn)動連接件與支撐桿的一端連接，該支撐桿的另一端通過轉(zhuǎn)動連接件與動平臺連接；上述滑塊的上端與鋼絲繩的一端固定，其另一端繞過設在導軌座上端的定滑輪與導軌座內(nèi)側(cè)的配重連接，該配重的上端設有兩個導向輪，其兩側(cè)設有固定在基座上的雙立柱。本發(fā)明占用體積小、能承受重載、工作空間大。
文檔編號G09B9/04GK102708723SQ20121015450
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權日2012年5月18日
發(fā)明者劉曉, 唐啟敬, 苑飛虎, 趙鐵石, 邊輝 申請人:燕山大學