一種模擬交通工具高低頻運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)式雙驅(qū)動(dòng)仿真平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)備領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種模擬交通工具高低頻運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)式雙驅(qū)動(dòng)仿真平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]車(chē)輛等交通工具工作環(huán)境復(fù)雜，其上安裝的載體設(shè)備一直處于顛簸狀態(tài)，該運(yùn)動(dòng)譜由高頻率小幅振動(dòng)和低頻率大幅搖擺疊加而成，因此如何真實(shí)再現(xiàn)交通工具行進(jìn)間的運(yùn)動(dòng)模擬是研發(fā)仿真設(shè)備亟需解決的問(wèn)題。并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于具有精度高、動(dòng)力學(xué)性能好、承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊等突出優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于車(chē)輛、艦船、飛機(jī)等交通工具的運(yùn)動(dòng)模擬領(lǐng)域。傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真平臺(tái)對(duì)低頻大幅搖擺的仿真效果較好，但很難同時(shí)對(duì)高頻小幅振動(dòng)進(jìn)行模擬，因此使載體設(shè)備在真實(shí)環(huán)境中的模擬應(yīng)用受到了很大限制。隨著運(yùn)動(dòng)仿真平臺(tái)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對(duì)其負(fù)載能力、運(yùn)動(dòng)精度、動(dòng)態(tài)性能等方面提出了更高的要求。并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)部分大多數(shù)由電動(dòng)缸或液壓缸實(shí)現(xiàn)，采用電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)時(shí)，具有過(guò)載能力強(qiáng)、易實(shí)現(xiàn)高精度伺服控制、移動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，但其輸出力矩有限，不能夠?qū)Υ笮洼d體設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬；當(dāng)采用液壓缸驅(qū)動(dòng)時(shí)，平臺(tái)能夠承受重載，但是液壓系統(tǒng)體積大、元件易泄漏、維護(hù)成本高、對(duì)溫度敏感、移動(dòng)性差等缺點(diǎn)限制了其在運(yùn)動(dòng)仿真平臺(tái)中的發(fā)展應(yīng)用。另外，仿真平臺(tái)運(yùn)動(dòng)參數(shù)需要精密光學(xué)儀器進(jìn)行測(cè)量，不僅增加系統(tǒng)成本，而且測(cè)量參數(shù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性無(wú)法保證，這也降低了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度及動(dòng)態(tài)性能。
[0003]為解決上述問(wèn)題，中國(guó)專利201410144113.9提出了一種滾珠絲杠升降方式的6連桿電動(dòng)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模擬器，使用馬達(dá)方式替換現(xiàn)有的液壓方式雖極大程度地改善了控制性能，并降低了制作成本，但其承載能力較小且動(dòng)平臺(tái)只能實(shí)現(xiàn)高度和傾斜度調(diào)整；中國(guó)專利CN130035169B公開(kāi)了一種雙并聯(lián)式重載靜平衡運(yùn)動(dòng)模擬臺(tái)，該系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、基礎(chǔ)平臺(tái)、承重平臺(tái)、六條結(jié)構(gòu)完全相同的驅(qū)動(dòng)分支和三條結(jié)構(gòu)完全相同的承重分支，極大地提高了系統(tǒng)的承載能力、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，由于只有一套驅(qū)動(dòng)器，因此平臺(tái)不能同時(shí)模擬車(chē)輛等交通工具的高低頻運(yùn)動(dòng)；中國(guó)專利CN130150939B公開(kāi)了一種冗余驅(qū)動(dòng)的六自由度運(yùn)動(dòng)模擬器，空間分布的六個(gè)直線移動(dòng)組件實(shí)現(xiàn)了駕駛艙俯仰、翻滾、平移等位姿變換。該裝置雖實(shí)現(xiàn)了大角度轉(zhuǎn)動(dòng)，但是承重能力有限，空間范圍內(nèi)大幅值調(diào)姿無(wú)法實(shí)現(xiàn)，且缺乏必要的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，安全性無(wú)法保證；中國(guó)專利CN131632110B公開(kāi)了一種用于感受運(yùn)動(dòng)中交通工具的真實(shí)機(jī)械模擬器，可真實(shí)再現(xiàn)位于任何運(yùn)動(dòng)的交通工具中駕駛者所承受的所有力，且不需要使用大馬力和昂貴的馬達(dá)。但該模擬器側(cè)重于駕駛者所受力(側(cè)向推力、加速度、制動(dòng)力等)的模擬，運(yùn)動(dòng)范圍及承載能力有限，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)、擺動(dòng)等位姿模擬；中國(guó)專利200820004705.0公開(kāi)了一種大負(fù)載六自由度電動(dòng)平臺(tái)，該機(jī)構(gòu)承載能力強(qiáng)，但動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍較小，且電機(jī)隨電動(dòng)缸的擺動(dòng)消耗了較大部分動(dòng)力，間接限制了平臺(tái)的有效負(fù)載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種可同時(shí)模擬交通工具高低頻運(yùn)動(dòng)、能承受重載并具有運(yùn)動(dòng)參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)功能的并聯(lián)式雙驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)仿真平臺(tái)。
[0005]本實(shí)用新型所述的一種模擬交通工具高低頻運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)式雙驅(qū)動(dòng)仿真平臺(tái)，所述并聯(lián)式雙驅(qū)動(dòng)仿真平臺(tái)包括輸出平臺(tái)、調(diào)姿平臺(tái)和檢測(cè)分支；所述輸出平臺(tái)包括動(dòng)平臺(tái)1、球鉸2、直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器3和萬(wàn)向鉸4 ;所述調(diào)姿平臺(tái)包括導(dǎo)軌座10、定平臺(tái)7、滑塊5、伺服電機(jī)6、直線導(dǎo)軌9、滾珠絲杠8、基座12和靜載平衡裝置11，該靜載平衡裝置11包括鋼絲繩14、定滑輪A15、壓板16、雙立柱17、定滑輪B18、吊環(huán)19、配重20、立柱座21 ;所述動(dòng)平臺(tái)I的形狀為六邊形或矩形，其邊沿均勻分布有安裝孔；所述球鉸2共六個(gè)，相鄰兩個(gè)設(shè)為一組，該球鉸2的上鉸座通過(guò)螺釘與動(dòng)平臺(tái)I的安裝孔進(jìn)行連接；所述直線運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器3的一端與球鉸2連接，另一端與萬(wàn)向鉸4連接；所述球鉸2由軸線互相垂直且相交于一點(diǎn)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)成；所述萬(wàn)向鉸4固定連接于滑塊5上表面，其由軸線互相垂直且相交于一點(diǎn)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)成；所述導(dǎo)軌座10共六個(gè)，相鄰兩個(gè)設(shè)為一組，均勻固定于定平臺(tái)7上，每組導(dǎo)軌座10中心線互相平行且垂直于定平臺(tái)7對(duì)應(yīng)側(cè)面，相鄰兩組導(dǎo)軌座10中心線夾角為120° ;所述導(dǎo)軌座10的外側(cè)設(shè)有伺服電機(jī)6，上側(cè)設(shè)有兩條互相平行的直線導(dǎo)軌9 ;所述滾珠絲杠8安裝于導(dǎo)軌座10的兩條直線導(dǎo)軌9之間，其一端與伺服電機(jī)6的輸出軸連接，另一端與導(dǎo)軌座10頂端軸承座連接；所述滑塊5的兩側(cè)卡在直線導(dǎo)軌9上，其中間通過(guò)螺紋安裝于滾珠絲杠8上，其前端與鋼絲繩14的一端連接，該鋼絲繩14的另一端繞過(guò)設(shè)在導(dǎo)軌座10及壓板16上的定滑輪A15、定滑輪B18與設(shè)在配重20上的吊環(huán)19連接；所述配重20兩側(cè)設(shè)有雙立柱17，以保證配重20沿豎直方向移動(dòng)，該雙立柱17兩端分別固定在壓板16及立柱座21上；所述壓板16及立柱座21分別通過(guò)螺栓安裝孔與導(dǎo)軌座10及基座12連接；所述配重20共六個(gè)，由鉛材料制成，其總質(zhì)量為輸出平臺(tái)及載體設(shè)備重量總和的90% -150% ;所述基座12上設(shè)有安裝孔，其使用螺栓與上方的定平臺(tái)7進(jìn)行連接；所述檢測(cè)分支采13用UPS運(yùn)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)，其頂端的檢測(cè)分支球鉸22安裝于動(dòng)平臺(tái)I下表面中心，其底端的檢測(cè)分支萬(wàn)向鉸31安裝于基座12上表面中心，其移動(dòng)副由檢測(cè)分支伸縮桿26及支撐筒27的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)；所述檢測(cè)分支球鉸22由三個(gè)單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)，軸線匯交點(diǎn)與動(dòng)平臺(tái)I上六個(gè)球鉸2的中心點(diǎn)共面；所述檢測(cè)分支萬(wàn)向鉸31由兩個(gè)單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)，軸線匯交點(diǎn)位于定平臺(tái)7和基座12之間；所述檢測(cè)分支的單自由度運(yùn)動(dòng)副處均分別安裝傳感器，其中，檢測(cè)分支球鉸22及檢測(cè)分支萬(wàn)向鉸31處安裝編碼器，移動(dòng)副處安裝光柵尺28 ;所述檢測(cè)分支球鉸22及移動(dòng)副處傳感器的精度與動(dòng)平臺(tái)I轉(zhuǎn)動(dòng)及垂直移動(dòng)所要求的檢測(cè)精度等級(jí)一致；所述檢測(cè)分支萬(wàn)向鉸31處傳感器的精度要比動(dòng)平臺(tái)I水平移動(dòng)所要求的檢測(cè)精度高2-3個(gè)等級(jí)。
[0006]本實(shí)用新型所述的一種模擬交通工具高低頻運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)式雙驅(qū)動(dòng)仿真平臺(tái)，所述檢測(cè)分支球鉸22包括編碼器A23、編碼器B24、編碼器C25、球鉸上鉸座32、球鉸預(yù)緊螺釘33、球鉸端蓋34、球鉸傳感器安裝板35、球鉸十字軸36、球鉸角接觸軸承37、球鉸密封蓋38、球鉸下鉸座39，其具體裝配方式為:將檢測(cè)分支伸縮桿26上端插入球鉸下鉸座39軸承孔中，依次將球鉸密封蓋38和球鉸角接觸軸承37從上側(cè)裝入并與檢測(cè)分支伸縮桿26過(guò)盈配合，使用球鉸傳感器安裝板35和球鉸預(yù)緊螺釘33對(duì)上述零件進(jìn)行固定和預(yù)緊，最后將編碼器C25固定于球鉸傳感器安裝板35上；將球鉸十字軸36插入球鉸下鉸座39軸承孔中，依次將球鉸密封蓋38、球鉸角接觸軸承37從外側(cè)裝入球鉸下鉸座39軸承孔中并使軸承內(nèi)圈與球鉸十字軸36過(guò)盈配合，使用球鉸端蓋34、球鉸傳感器安裝板35和球鉸預(yù)緊螺釘33進(jìn)行固定和預(yù)緊，最后將編碼器B24固定于球鉸傳感器安裝板35上；將球鉸十字軸36插入球鉸上鉸座32軸承孔中，依次將球鉸密封蓋38、球鉸角接觸軸承37從外側(cè)裝入球鉸上鉸座32軸承孔中并使軸承內(nèi)圈與球鉸十字軸36過(guò)盈配合，使用球鉸端蓋34、球鉸傳感器安裝板35和球鉸預(yù)緊螺釘33進(jìn)行固定和預(yù)緊，最后將編碼器A24固定于球鉸傳感器安裝板35上。
[0007]本實(shí)用新型所述的一種模擬交通工具高低頻運(yùn)動(dòng)的并聯(lián)式雙驅(qū)動(dòng)仿真平臺(tái)，所述檢測(cè)分支萬(wàn)向鉸31包括編碼器D29、編碼器E30、萬(wàn)向鉸上鉸座40、萬(wàn)向鉸預(yù)緊螺釘41、萬(wàn)向鉸端蓋42、萬(wàn)向鉸傳感器安裝板43、萬(wàn)向鉸角接觸軸承44、萬(wàn)向鉸密封蓋45、萬(wàn)向鉸十字軸46、萬(wàn)向鉸下鉸座47，其具體裝配方式為:將萬(wàn)向鉸十字軸46插入萬(wàn)向鉸上鉸座40軸承孔中，依次將萬(wàn)向鉸密封蓋45、萬(wàn)向鉸角接觸軸承44從外側(cè)裝入萬(wàn)向鉸上鉸座40軸承孔中并使軸承內(nèi)圈與萬(wàn)向鉸十字軸46過(guò)盈配合，使用萬(wàn)向鉸端蓋42、萬(wàn)向鉸傳感器安裝板43和萬(wàn)向鉸預(yù)緊螺釘41進(jìn)行固定和預(yù)緊，