本發(fā)明涉及一種運動平臺，尤其涉及一種可實現(xiàn)自轉及自由搖擺的運動平臺。

背景技術：

運動平臺是一種可以模擬載人設備運動狀態(tài)的一種裝置，例如模擬汽車、船、飛行器等，目前市場上已有多個設備解決方案。

現(xiàn)有裝置的傳動技術是利用直線電機的組合機構，通過一個電機控制一個維度的伸縮運動，形成平臺的多自由度運動，其利用傳動結構本身的力量，來承受平臺上的重量，托起平臺進行運動。

現(xiàn)有的三自由度運動平臺利用三點支撐平臺，支撐桿可做直線運動，通過控制三個支撐桿之間配合運動，來實現(xiàn)前后、左右、上下三個維度的控制化運動，配合視覺效果可以達到模擬運動的目的。

三自由度運動平臺已在影院、游戲、游樂場等多種領域廣泛使用。

三自由度運動平臺的主要缺點：

1.平臺自身體積、重量大，不便于運輸、安裝及維護。

2.平臺需配備大型座椅等設備，整體高度及占地面積都比較高。

3.主要實現(xiàn)前后左右兩個軸向的運動，上下幅度很小，且無法實現(xiàn)平臺旋轉功能。

4.因為需要附加高功率驅動從而會帶來較大的機械噪音。

目前已有六自由度平臺，其能夠實現(xiàn)更加精細的運動控制，以及少量的軸向轉動。但現(xiàn)階段的這種六自由度運動平臺都是大型笨重的設備，各方面成本很高，不利于個人使用或個性化定制，對運動模擬設備的多領域普及產生了一定的制約。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種在保證多種維度的運動前提下，實現(xiàn)小型化、降低成本的基于支架承重的可實現(xiàn)自轉及自由搖擺的運動平臺。

本發(fā)明的技術解決方案是：

一種基于支架承重的可實現(xiàn)自轉及自由搖擺的運動平臺，包括支撐單元和牽引單元，其特殊之處是：所述支撐單元包括運動平臺、推力萬向關節(jié)軸承、承重平臺、運動旋轉牽引桿及承重支架；所述推力萬向關節(jié)軸承包括軸圈和座圈；所述運動旋轉牽引桿的上端固定于推力萬向關節(jié)軸承的軸圈內；所述運動平臺下底面與推力萬向關節(jié)軸承關節(jié)軸圈上端面固連；所述推力萬向關節(jié)軸承的座圈與承重平臺固連；所述承重平臺通過承重支架設置在承重基礎上；所述牽引單元包括萬向伸縮聯(lián)軸器、旋轉電機、牽引平臺以及至少一個牽引組件；所述運動旋轉牽引桿的下端通過萬向伸縮聯(lián)軸器與旋轉電機的輸出端連接；所述旋轉電機固定在牽引平臺上；所述牽引組件的一端連接在牽引平臺上，另一端連接在承重支架上，用于調整牽引平臺的傾角。

上述牽引組件有兩種類型，

第一種類型，上述牽引組件包括牽引電機、滾珠絲杠副；所述牽引電機與承重支架鉸接，所述牽引電機輸出軸與滾珠絲杠副的絲杠固連；所述滾珠絲杠副的螺母與牽引平臺鉸接。

若只需要左右搖擺，上述牽引組件可以為一個。

若需要自由搖擺，

上述牽引組件可以為兩個，也可以為三個；

當牽引組件為兩個時，所述兩個牽引組件的牽引方向或牽引方向的投影呈90°夾角。

當牽引組件為三個時，任意兩個牽引單元的牽引方向之間的夾角相等。

第二種類型，上述牽引單元的牽引組件數量為一個或兩個；當牽引單元的牽引組件的數量為一個時，所述牽引組件為電動絲桿滑軌，其滑軌固定在承重支架或承重基礎上，其滑塊與牽引平臺固定。

當牽引單元的牽引組件數量為兩個時；第一個牽引組件為電動絲桿滑軌，其滑軌固定在承重支架或承重基礎上；第二個牽引組件為電動絲桿滑軌，其滑軌固定在第一個牽引組件的滑塊上，其滑塊與牽引平臺固定；所述兩個電動絲桿滑軌的夾角為90°。

作為本發(fā)明的一部分，上述推力萬向關節(jié)軸承還有三種獨特的結構：

第一種，推力萬向關節(jié)軸承還包括平面推力軸承組件；

所述平面推力軸承組件包括滾珠及保持架、下墊、設置在推力萬向關節(jié)軸承座圈下底面的上軌道、設置在下墊上底面的下軌道；

所述平面推力軸承組件的下墊的下底面與承重平臺固連。

第二種，推力萬向關節(jié)軸承還包括滾珠組件；

所述推力萬向關節(jié)軸承的座圈內側面為多棱錐面；

所述滾珠組件包括設置在多棱錐面的每個面上的滾珠坑、設置在每個滾珠坑內的滾珠；

多個滾珠位于同一平面且分別與推力萬向關節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。

第三種，推力萬向關節(jié)軸承還包括滾柱組件平面推力軸承組件；

所述推力萬向關節(jié)軸承的座圈內側面為多棱錐面；

所述滾珠組件包括設置在多棱錐面的每個面上的滾柱坑、設置在每個滾柱坑內的滾柱；

多個滾柱位于同一平面，橫向排列且分別與推力萬向關節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸；

所述平面推力軸承組件包括滾珠及保持架、下墊、設置在推力萬向關節(jié)軸承座圈下底面的上軌道、設置在下墊上底面的下軌道；

所述平面推力軸承組件的下墊的下底面與承重平臺固連。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明通過采用單點承重(即運動平臺上所有物體的重量，全部由本發(fā)明中一處結構來負重，并將重力分擔給其他結構)和杠桿牽引式傳動，由此可實現(xiàn)各個方向擺動及旋轉功能，實現(xiàn)減小電機的負重，從而降低電機功率，使設備小型化，最終降低材料、制造、運輸等各方面成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明采用三角推桿方案的整體結構示意圖；

圖2是本發(fā)明采用單向推桿方案的整體結構示意圖；

圖3是本發(fā)明萬向伸縮聯(lián)軸器、旋轉電機及牽引平臺的示意圖；

圖4是本發(fā)明采用滾珠絲杠副結構的牽引組件示意圖；

圖5是本發(fā)明旋轉電機及萬向伸縮聯(lián)軸器的結構示意圖；

圖6是本發(fā)明采用兩個電動絲杠滑軌的整體結構示意圖；

圖7是本發(fā)明兩個電動絲杠滑軌、牽引平臺及萬向伸縮聯(lián)軸器的結構示意圖；

圖8是本發(fā)明承重支架的結構示意圖；

圖9是本發(fā)明推力萬向關節(jié)軸承、承重平臺、運動旋轉牽引桿的結構示意圖；

圖10是本發(fā)明第二種及第三種推力萬向關節(jié)軸承的外形圖；

圖11是本發(fā)明第二種推力萬向關節(jié)軸承的分解剖視圖；

圖12是本發(fā)明第三種推力萬向關節(jié)軸承的分解剖視圖；

圖13是本發(fā)明第四種推力萬向關節(jié)軸承的外形圖；

圖14是圖13的分解圖

圖15是本發(fā)明第四種推力萬向關節(jié)軸承的剖視圖；

圖16是本發(fā)明第五種推力萬向關節(jié)軸承的外形圖；

圖17是圖16的分解圖

圖18是本發(fā)明第五種推力萬向關節(jié)軸承的剖視圖；

圖19是本發(fā)明第五種推力萬向關節(jié)軸承的分解剖視圖；

其中：1-運動平臺；2-承重平臺；3-運動旋轉牽引桿；4-承重支架；5-承重基礎；6-牽引電機；7-旋轉電機；8-滾珠絲杠副；81-螺母；82-絲杠；9-萬向伸縮聯(lián)軸器；10-牽引平臺；11-電動絲桿滑軌；12-滑塊；13-滑軌；14-推力萬向關節(jié)軸承；15-座圈；16-軸圈；17-第一滾珠；18-保持架；19-下墊；20-下軌道；21-上軌道；22-多棱錐面；23-第二滾珠；24-滾柱。

具體實施方式

本發(fā)明基于支架承重的可實現(xiàn)自轉及自由搖擺的運動平臺，包括支撐單元和牽引單元。支撐單元包括運動平臺1、推力萬向關節(jié)軸承14、承重平臺2、運動旋轉牽引桿3及承重支架4；牽引單元包括萬向伸縮聯(lián)軸器9、旋轉電機7、牽引平臺10以及至少一個牽引組件；

推力萬向關節(jié)軸承至少有5種結構：

第一種是普通的推力萬向關節(jié)軸承，一般包括軸圈16和座圈15。

第二至第五種是本發(fā)明所特有的推力萬向關節(jié)軸承14，其中：

如圖11所示，為第二種推力萬向關節(jié)軸承，包括軸承座、軸圈16、座圈15、平面推力軸承組件；軸圈16為半球面軸圈，平面推力軸承組件包括第一滾珠17及保持架18、下墊19、設置在推力萬向關節(jié)軸承座圈下底面的上軌道21、設置在下墊上底面的下軌道20；平面推力軸承組件的下墊的下底面與承重平臺2固連。

如圖12所示，第三種推力萬向關節(jié)軸承與第二種的區(qū)別是軸圈16為多半球面軸圈。

如圖13、圖14及15所示，第四種推力萬向關節(jié)軸承包括軸圈16、座圈15滾柱組件及平面推力軸承組件；推力萬向關節(jié)軸承14的座圈15內側面為多棱錐面22；滾柱組件包括設置在多棱錐面的每個面上的滾柱坑、設置在每個滾柱坑內的滾柱；多個滾柱位于同一平面、橫向排列且分別與推力萬向關節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。平面推力軸承組件與第一種推力萬向關節(jié)軸承的平面推力軸承組件結構相同。

如圖16、圖17、圖18、及圖19，第五種是推力萬向關節(jié)軸承包括軸圈16、座圈15及滾珠組件；推力萬向關節(jié)軸承的座圈內側面為多棱錐面22；滾珠組件包括設置在多棱錐面22的每個面上的滾珠坑、設置在每個滾珠坑內的第一滾珠17；多個滾珠位于同一平面且分別與推力萬向關節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。

如圖1所示，運動旋轉牽引桿3的上端固定于推力萬向關節(jié)軸承14的軸圈內，運動平臺1下底面與推力萬向關節(jié)軸承14關節(jié)軸圈上端面固連；推力萬向關節(jié)軸承的座圈15或者下墊19或者軸承座與承重平臺2固連。

承重平臺2通過承重支架4設置在承重基礎5上，運動旋轉牽引桿3的下端通過萬向伸縮聯(lián)軸器9與旋轉電機7的輸出端連接；旋轉電機7固定在牽引平臺10上；牽引組件的一端連接在牽引平臺10上，另一端連接在承重支架4上，用于調整牽引平臺10的傾角。

牽引組件有兩種不同方案。

第一種方案采用電動滾珠絲杠副8，包括一個或兩個或三個牽引組件，當采用兩個牽引組件時，兩個牽引組件的牽引方向或牽引方向的投影呈90°夾角；當采用三個牽引組件時，任意兩個牽引單元的牽引方向之間的夾角相等或者牽引方向投影之間的夾角為120°。

牽引組件包括牽引電機6、滾珠絲杠副8；牽引電機6與承重支架4鉸接，牽引電機6輸出軸與滾珠絲杠副8的絲杠固連；滾珠絲杠副的螺母81與牽引平臺10鉸接。

第二種方案采用電動絲桿滑軌，包括兩種結構：

當電動絲桿滑軌為一個時，牽引組件為電動絲桿滑軌11，其滑軌固定在承重支架4或承重基礎5上，其滑塊12與牽引平臺10固定。

如圖7所示，當電動絲桿滑軌為兩個時，第一個電動絲桿滑軌的滑軌13固定在承重支架4或承重基礎5上；第二個電動絲桿滑軌的滑軌13固定在第一個牽引組件的滑塊12上，其滑塊12與牽引平臺固定，該兩個電動絲桿滑軌的夾角為90°。

如圖3所示，萬向伸縮聯(lián)軸器9包括內軸和外套，外套的上端與運動旋轉牽引桿3固連，內軸的下端與旋轉電機7的輸出端連接，外套下端面設置有多邊形凹孔，內軸的上端部為多邊形柱體，多邊形柱體與多邊形凹孔相匹配，多邊形柱體可在多邊形凹孔內自由滑動。