專利名稱：三自由度液壓伺服平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適于模擬訓(xùn)練或仿真娛樂使用的空間三自由度液壓伺服平臺(tái)。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的三自由度液壓伺服平臺(tái)具有機(jī)座、固定聯(lián)接在機(jī)座上的承重座、支承座和十字關(guān)節(jié)，機(jī)座上裝有搖桿、前液壓缸、兩只側(cè)液壓缸、轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿和動(dòng)平臺(tái)，動(dòng)平臺(tái)上裝有十字關(guān)節(jié)，組成三自由度的空間連桿機(jī)構(gòu)。
三自由度液壓伺服平臺(tái)前液壓缸的缸筒端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在機(jī)座的前側(cè)，前液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在動(dòng)平臺(tái)的前側(cè)，在該十字關(guān)節(jié)的銷軸上同時(shí)安裝搖桿的一端，搖桿的另一端用銷軸安裝在支承座的前銷軸孔中，前液壓缸的軸線與機(jī)座水平面成某種角度。
三自由度液壓伺服平臺(tái)兩只側(cè)液壓缸的缸筒端分別用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，該十字關(guān)節(jié)固定安裝在機(jī)座的左右兩側(cè)，兩只液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，該十字關(guān)節(jié)相應(yīng)固定安裝在動(dòng)平臺(tái)的左右兩側(cè)，側(cè)液壓缸的軸線與機(jī)座水平面成某種角度。
三自由度液壓伺服平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿是由兩根連桿通過銷軸鉸接在一起，轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿的上端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)安裝在動(dòng)平臺(tái)上，下端用銷軸安裝在支承座的后軸孔中。
本實(shí)用新型液壓缸布置對(duì)稱，有四條轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，提高了動(dòng)平臺(tái)的靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，在相同的伺服精度下，可以得到更高的模擬精度和仿真感；動(dòng)平臺(tái)為框形結(jié)構(gòu)，可以作空間的三自由度運(yùn)動(dòng)，其上部可以承載各種模擬訓(xùn)練或仿真娛樂操作艙，模擬運(yùn)動(dòng)機(jī)械的前后俯仰、左右搖擺、上下顛簸和側(cè)彎等各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。


圖1是三自由度液壓伺服平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是三自由度液壓伺服平臺(tái)的機(jī)構(gòu)原理圖。
圖3是三自由度液壓伺服平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是三自由度液壓伺服平臺(tái)的第一種十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是三自由度液壓伺服平臺(tái)的另一種十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
附
圖1、附圖3～5所示為示例性，而非限定性的?？紤]到本實(shí)用新型有多種結(jié)構(gòu)上的變型以及有些其它部件可以實(shí)現(xiàn)前述的發(fā)明目的，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由本專利的權(quán)利要求書來唯一確定。
前液壓缸6的缸筒端用銷軸12b聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)4b上，十字關(guān)節(jié)4b固定安裝在機(jī)座1的前側(cè)，前液壓缸6的活塞桿端用銷軸12a聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)4a上，十字關(guān)節(jié)4a固定安裝在動(dòng)平臺(tái)5的前側(cè)，在該十字關(guān)節(jié)的銷軸12a上同時(shí)安裝搖桿3的一端，搖桿3的另一端用銷軸10a安裝在支承座9的前銷軸孔中，前液壓缸6的軸線與機(jī)座1水平面成某種角度。移動(dòng)前液壓缸6的活塞桿，可以使搖桿3圍繞支承座前銷軸孔擺動(dòng)。
兩只側(cè)液壓缸7的缸筒端分別用銷軸12d聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)4c上，十字關(guān)節(jié)4c對(duì)稱固定安裝在機(jī)座1的左右兩側(cè)，其活塞桿端用銷軸12c聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)4d上，十字關(guān)節(jié)4d對(duì)稱固定安裝在動(dòng)平臺(tái)5的左右兩側(cè)，側(cè)液壓缸7的軸線與機(jī)座1水平面成某種角度，移動(dòng)左右兩側(cè)的側(cè)液壓缸7的活塞桿，可以使動(dòng)平臺(tái)5繞銷軸12a軸線上下擺動(dòng)和繞十字關(guān)節(jié)4a與十字關(guān)節(jié)11的共同軸線左右擺動(dòng)。
動(dòng)平臺(tái)5為框架結(jié)構(gòu)，動(dòng)平臺(tái)5上固定安裝有十字關(guān)節(jié)4a、4d和十字關(guān)節(jié)11，在機(jī)構(gòu)中作三自由度的運(yùn)動(dòng)，其上部可以承載各種模擬訓(xùn)練或仿真娛樂操作艙。
在機(jī)座1上固定安裝有承重座2。伺服平臺(tái)停止工作時(shí)，上部運(yùn)動(dòng)件落在承重座2上，保證整個(gè)機(jī)構(gòu)的靜態(tài)穩(wěn)定。
參見附圖2，由機(jī)座1、前液壓缸6、搖桿3、動(dòng)平臺(tái)5組成搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)前液壓缸6的活塞桿移動(dòng)時(shí)，搖桿3可以繞轉(zhuǎn)動(dòng)副B的Z向軸線擺動(dòng)。由機(jī)座1、下連桿13、上連桿15、動(dòng)平臺(tái)5組成的連桿機(jī)構(gòu)是從動(dòng)機(jī)構(gòu)，十字關(guān)節(jié)(球銷副)11的X向軸線和十字關(guān)節(jié)(球銷副)4a的X向軸線構(gòu)成同一軸線，動(dòng)平臺(tái)5可以繞該軸線在Y-Z平面內(nèi)左右擺動(dòng)。在由機(jī)座1、前液壓缸6、搖桿3、動(dòng)平臺(tái)5組成的搖桿機(jī)構(gòu)和由機(jī)座1、下連桿13、上連桿15、動(dòng)平臺(tái)5組成的連桿機(jī)構(gòu)的Z向兩側(cè)，對(duì)稱安裝了由機(jī)座1、側(cè)液壓缸7、動(dòng)平臺(tái)5的連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)側(cè)液壓缸7的活塞桿移動(dòng)時(shí)，動(dòng)平臺(tái)5既可以繞十字關(guān)節(jié)(球銷副)4a的Z向軸線上下擺動(dòng)，還可以繞十字關(guān)節(jié)(球銷副)4a的X向軸線與十字關(guān)節(jié)(球銷副)11的X向軸線的共軸線左右擺動(dòng)。因此，本機(jī)構(gòu)的自由度為3，可模擬運(yùn)動(dòng)機(jī)械的前后俯仰、左右搖擺、上下顛簸和側(cè)彎等各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
參見附圖3，轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿是由上連桿15和下連桿13通過銷軸14鉸接在一起，上連桿15的上端用銷軸16聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)11上，十字關(guān)節(jié)11安裝在動(dòng)平臺(tái)5上，下連桿的下端用銷軸10b安裝在支承座9的后軸孔中。轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿8是完成姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件，其聯(lián)接并安裝在動(dòng)平臺(tái)上的十字關(guān)節(jié)11與前液壓缸活塞桿端的十字關(guān)節(jié)4a形成了動(dòng)平臺(tái)5左右擺動(dòng)的軸線，保證了動(dòng)平臺(tái)5的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。
十字關(guān)節(jié)是球銷副運(yùn)動(dòng)類部件，是實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)自由度的關(guān)鍵部件之一。參見附圖4，第一種十字關(guān)節(jié)4的結(jié)構(gòu)為中間是一矩形框架19，矩形框架19四壁有四個(gè)軸孔，四個(gè)軸孔呈十字分布，處于同一平面上。矩形框架的外側(cè)是關(guān)節(jié)座17，關(guān)節(jié)座17中有兩個(gè)軸孔，兩根銷軸18分別插入關(guān)節(jié)座17和矩形框架19上的軸孔。用銷軸12插入矩形框架上的另兩個(gè)軸孔，可與其它構(gòu)件聯(lián)接。
參見附圖5，另一種十字關(guān)節(jié)11的結(jié)構(gòu)為關(guān)節(jié)座20上有一個(gè)軸孔，軸孔內(nèi)裝有一根耳軸21，耳軸的另一端有一軸孔，軸孔的軸線垂直于耳軸的軸線，兩軸線處于同一平面上，用銷軸16插入軸孔中，可與上連桿15聯(lián)接。
權(quán)利要求1.一種三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于具有機(jī)座、固定聯(lián)接在機(jī)座上的承重座、支承座和十字關(guān)節(jié)，機(jī)座上裝有搖桿、前液壓缸、兩只側(cè)液壓缸、轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿和動(dòng)平臺(tái)，動(dòng)平臺(tái)上裝有十字關(guān)節(jié)，組成了三自由度的空間連桿機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于前液壓缸的缸筒端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在機(jī)座的前側(cè)，前液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在動(dòng)平臺(tái)的前側(cè)，在該十字關(guān)節(jié)的銷軸上同時(shí)安裝搖桿的一端，搖桿的另一端用銷軸安裝在支承座的前銷軸孔中，前液壓缸的軸線與機(jī)座水平面成某種角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于兩只側(cè)液壓缸的缸筒端分別用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，該十字關(guān)節(jié)固定安裝在機(jī)座的左右兩側(cè)，兩只液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，該十字關(guān)節(jié)相應(yīng)固定安裝在動(dòng)平臺(tái)的左右兩側(cè)，側(cè)液壓缸的軸線與機(jī)座水平面成某種角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿是由兩根連桿通過銷軸鉸接在一起，轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿的上端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)安裝在動(dòng)平臺(tái)上，下端用銷軸安裝在支承座的后軸孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于第一種十字關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)為中間是中空的矩形框架，矩形框架四壁有四個(gè)軸孔，四個(gè)軸孔呈十字分布，處于同一平面上，矩形框架的外側(cè)是關(guān)節(jié)座，關(guān)節(jié)座中有兩個(gè)軸孔，兩根銷軸分別插入關(guān)節(jié)座和矩形框架上同一軸線的軸孔中，矩形框架上的另兩個(gè)同一軸線的軸孔中可插入銷軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于另一種十字關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)為關(guān)節(jié)座上有一個(gè)軸孔，軸孔內(nèi)裝有一根耳軸，耳軸的一端呈扁平狀，其上有一軸孔，軸孔的軸線垂直于耳軸的軸線，兩軸線處于同一平面上，軸孔中可插入銷軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于動(dòng)平臺(tái)為框架結(jié)構(gòu)，動(dòng)平臺(tái)上固定安裝有十字關(guān)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于當(dāng)前液壓缸伸縮時(shí)，動(dòng)平臺(tái)圍繞支承座前銷軸孔的水平軸線擺動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于當(dāng)兩只側(cè)液壓缸伸縮長(zhǎng)度相同時(shí)，動(dòng)平臺(tái)圍繞前液壓缸活塞桿端的銷軸孔水平線擺動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的三自由度液壓伺服平臺(tái)，其特征在于當(dāng)側(cè)液壓缸伸縮長(zhǎng)度不同時(shí)，動(dòng)平臺(tái)圍繞安裝前液壓缸活塞桿端的十字關(guān)節(jié)銷軸孔與安裝轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿上端的十字關(guān)節(jié)銷軸孔的共同軸線擺動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型三自由度液壓伺服平臺(tái)涉及的是一種適于模擬訓(xùn)練或仿真娛樂使用的空間三自由度液壓伺服平臺(tái)。結(jié)構(gòu)具有機(jī)座、固定聯(lián)接在機(jī)座上的承重座、支承座和十字關(guān)節(jié)，機(jī)座上裝有搖桿、前液壓缸、兩只側(cè)液壓缸、轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接連桿和動(dòng)平臺(tái)，動(dòng)平臺(tái)上裝有十字關(guān)節(jié)，組成了三自由度的空間連桿機(jī)構(gòu)。前液壓缸的缸筒端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在機(jī)座的前側(cè)，前液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在動(dòng)平臺(tái)的前側(cè)，在該十字關(guān)節(jié)的銷軸上同時(shí)安裝搖桿的一端，搖桿的另一端用銷軸安裝在支承座的前銷軸孔中。兩只側(cè)液壓缸的活塞桿端和缸筒端通過十字關(guān)節(jié)分別固定在機(jī)座和動(dòng)平臺(tái)的左右兩側(cè)。
文檔編號(hào)A63G31/00GK2539235SQ0222010
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者張寧, 張?jiān)茮_, 范志中, 丁深 申請(qǐng)人:范志中