專利名稱：一種三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種由一個(gè)兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)與一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
全任務(wù)飛行模擬機(jī)上的駕駛艙通常由Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動，可實(shí)現(xiàn)空間六自由度的運(yùn)動，但是該機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是工作空間小、運(yùn)動正解困難、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。隨著中國低空領(lǐng)域的開放，通用航空必將快速發(fā)展，因此直升機(jī)、私人飛機(jī)駕駛員的培訓(xùn)需求以及對飛行模擬機(jī)的需求也會快速增長。若飛行模擬駕駛艙僅有三轉(zhuǎn)動自由度的運(yùn)動，依然可以使駕駛員感受到飛機(jī)姿態(tài)的變化。為此，中國發(fā)明專利申請第200610102017. 3號中公開了一種空間非對稱兩自由度轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是采用兩條結(jié)構(gòu)相同的UPS支鏈(U代表虎克鉸，P代表移動副，S代表球鉸)來驅(qū)動動平臺，并且該驅(qū)動方式需要將電機(jī)固定在運(yùn)動支鏈上，因此增加了運(yùn)動支鏈的質(zhì)量，所以不利于實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)高速運(yùn)動。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，整體高度低，承載能力高等優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由一個(gè)兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)360°轉(zhuǎn)動自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而構(gòu)成；其中兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺、位于靜平臺上方的動平臺和連接在靜平臺和動平臺之間的一條約束支鏈和兩條驅(qū)動支鏈；所述的約束支鏈由靜平臺連接支座和虎克鉸組成，其中靜平臺連接支座垂直設(shè)置，下 端固定在靜平臺的表面中部，虎克鉸連接在靜平臺連接支座的上端和動平臺底面之間；兩條驅(qū)動支鏈均由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、移動副、虎克鉸、連桿和球鉸組成，其中兩個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分別固定在靜平臺的表面一側(cè)，每個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上安裝有一個(gè)移動副，虎克鉸連接在移動副的上端和連桿的下端之間，而球鉸則連接在連桿的上端和動平臺底面之間；并且三條支鏈與動平臺的連接點(diǎn)呈等腰三角形分布，其中約束支鏈與動平臺的連接點(diǎn)為等腰三角形上長度相等的兩條邊的頂點(diǎn)，其余兩條驅(qū)動支鏈與動平臺的連接點(diǎn)為等腰三角形其余兩個(gè)頂點(diǎn)；所述的360 °轉(zhuǎn)動自由度機(jī)構(gòu)由工作臺和轉(zhuǎn)臺軸承構(gòu)成，其中工作臺由位于上端的臺面和連接在臺面底面中部的支撐桿組成，并且支撐桿下端通過轉(zhuǎn)臺軸承貫穿連接在動平臺的中部，因此工作臺能夠進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動。所述的兩條驅(qū)動支鏈上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)平行或不平行設(shè)置。所述的支座到兩導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7之間的距離相等。所述的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)還包括三臺電機(jī)，其中一臺電機(jī)與工作臺上支撐桿的下端相連，其余兩臺電機(jī)分別通過滾珠絲杠與兩條驅(qū)動支鏈上的兩個(gè)移動副相接。本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單；由于兩條驅(qū)動支鏈的驅(qū)動電機(jī)與靜平臺固連，所以該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動質(zhì)量小，易實(shí)現(xiàn)高速；由于兩條驅(qū)動支鏈中的連桿為二力桿，所以該機(jī)構(gòu)承載能力高。若用于驅(qū)動飛行模擬駕駛艙運(yùn)動，與Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)相t匕，可以大大降低飛行模擬機(jī)的生產(chǎn)和維護(hù)成本，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖I為本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由一個(gè)兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)360°轉(zhuǎn)動自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而構(gòu)成；其中兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺8、 位于靜平臺8上方的動平臺10和連接在靜平臺8和動平臺10之間的一條約束支鏈和兩條驅(qū)動支鏈；所述的約束支鏈由靜平臺連接支座3和虎克鉸2組成，其中靜平臺連接支座3垂直設(shè)置，下端固定在靜平臺8的表面中部，虎克鉸2連接在靜平臺連接支座3的上端和動平臺10底面之間；兩條驅(qū)動支鏈均由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7、移動副6、虎克鉸5、連桿4和球鉸I組成，其中兩個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7分別固定在靜平臺8的表面一側(cè)，每個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7上安裝有一個(gè)移動副6，虎克鉸5連接在移動副6的上端和連桿4的下端之間，而球鉸I則連接在連桿4的上端和動平臺10底面之間；并且三條支鏈與動平臺10的連接點(diǎn)呈等腰三角形分布，其中約束支鏈與動平臺10的連接點(diǎn)為等腰三角形上長度相等的兩條邊的頂點(diǎn)，其余兩條驅(qū)動支鏈與動平臺10的連接點(diǎn)為等腰三角形其余兩個(gè)頂點(diǎn)；所述的360°轉(zhuǎn)動自由度機(jī)構(gòu)由工作臺9和轉(zhuǎn)臺軸承12構(gòu)成，其中工作臺9由位于上端的臺面和連接在臺面底面中部的支撐桿組成，并且支撐桿下端通過轉(zhuǎn)臺軸承12貫穿連接在動平臺10的中部，因此工作臺9能夠進(jìn)行360。轉(zhuǎn)動。所述的兩條驅(qū)動支鏈上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7平行或不平行設(shè)置。所述的支座3到兩導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7之間的距離相等。所述的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)還包括三臺電機(jī)13，其中一臺電機(jī)13與工作臺9上支撐桿的下端相連，其余兩臺電機(jī)13分別通過滾珠絲杠與兩條驅(qū)動支鏈上的兩個(gè)移動副6相接。本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)在使用時(shí)，可將其上的工作臺9與飛行模擬機(jī)上的駕駛艙相連接，利用兩臺電機(jī)控制移動副6的位置使動平臺10進(jìn)行兩自由度的轉(zhuǎn)動，并利用另一臺電機(jī)驅(qū)動工作臺9相對于動平臺10進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動，這樣本機(jī)構(gòu)的工作臺9就可在三個(gè)電機(jī)的驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)三轉(zhuǎn)動運(yùn)動。
權(quán)利要求
1.一種三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)由一個(gè)兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)360°轉(zhuǎn)動自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而構(gòu)成；其中兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺(8)、位于靜平臺(8)上方的動平臺(10)和連接在靜平臺(8)和動平臺(10)之間的一條約束支鏈和兩條驅(qū)動支鏈；所述的約束支鏈由靜平臺連接支座(3)和虎克鉸(2)組成，其中靜平臺連接支座(3)垂直設(shè)置，下端固定在靜平臺(8)的表面中部，虎克鉸(2)連接在靜平臺連接支座(3)的上端和動平臺(10)底面之間；兩條驅(qū)動支鏈均由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)⑵、移動副(6)、虎克鉸(5)、連桿⑷和球鉸⑴組成，其中兩個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(7)分別固定在靜平臺(8)的表面一側(cè)，每個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(7)上安裝有一個(gè)移動副(6)，虎克鉸(5)連接在移動副(6)的上端和連桿⑷的下端之間，而球鉸⑴則連接在連桿⑷的上端和動平臺(10)底面之間；并且三條支鏈與動平臺(10)的連接點(diǎn)呈等腰三角形分布，其中約束支鏈與動平臺(10)的連接點(diǎn)為等腰三角形上長度相等的兩條邊的頂點(diǎn)，其余兩條驅(qū)動支鏈與動平臺(10)的連接點(diǎn)為等腰三角形其余兩個(gè)頂點(diǎn)；所述的360°轉(zhuǎn)動自由度機(jī)構(gòu)由工作臺(9)和轉(zhuǎn)臺軸承(12)構(gòu)成，其中工作臺(9)由位于上端的臺面和連接在臺面底面中部的支撐桿組成，并且支撐桿下端通過轉(zhuǎn)臺軸承(12)貫穿連接在動平臺(10)的中部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的兩條驅(qū)動支鏈上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(7)平行或不平行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的支座(3)到兩導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(7)之間的距離相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)還包括三臺電機(jī)(13)，其中一臺電機(jī)(13)與工作臺(9)上支撐桿的下端相連，其余兩臺電機(jī)(13)分別通過滾珠絲杠與兩條驅(qū)動支鏈上的兩個(gè)移動副(6)相接。
全文摘要
一種三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)。其由一個(gè)兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)360°轉(zhuǎn)動自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而構(gòu)成；兩轉(zhuǎn)動自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺、位于靜平臺上方的動平臺和連接在靜平臺和動平臺之間的一條約束支鏈和兩條驅(qū)動支鏈；兩條驅(qū)動支鏈均由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、移動副、虎克鉸、連桿和球鉸組成。本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動自由度混聯(lián)驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單；由于兩條驅(qū)動支鏈的驅(qū)動電機(jī)與靜平臺固連，所以該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動質(zhì)量小，易實(shí)現(xiàn)高速；由于兩條驅(qū)動支鏈中的連桿為二力桿，所以該機(jī)構(gòu)承載能力高。若用于驅(qū)動飛行模擬駕駛艙運(yùn)動，與Stewan并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，可以大大降低飛行模擬機(jī)的生產(chǎn)和維護(hù)成本，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G09B9/20GK102750850SQ20121018219
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者張志旭, 洪振宇, 許致華 申請人:中國民航大學(xué)