專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三軸向機(jī)械解耦裝置及振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三軸向機(jī)械解耦裝置及振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)實(shí)環(huán)境中大多數(shù)產(chǎn)品的自然振動(dòng)環(huán)境都是多方向、多自由度的復(fù)合振動(dòng)環(huán)境， 現(xiàn)有的單軸向的激振器無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)三個(gè)軸向的振動(dòng)模擬。三軸向的同時(shí)振動(dòng)需要在三個(gè)軸向上分別設(shè)置單自由度激振器，而現(xiàn)有的連接工作平臺(tái)和單自由度激振器的機(jī)械解耦裝置易導(dǎo)致三個(gè)單自由度激振器之間存在較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)交叉耦合，使振動(dòng)臺(tái)本身和非傳力方向的運(yùn)動(dòng)自由度產(chǎn)生側(cè)向限位約束。目前現(xiàn)有的振動(dòng)試驗(yàn)在需要進(jìn)行三個(gè)軸向同時(shí)振動(dòng)時(shí)，一般采用依次分別進(jìn)行試件三軸向的振動(dòng)試驗(yàn)。采用單軸向振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法必然要增加試驗(yàn)的時(shí)間，同時(shí)該單軸向振動(dòng)試驗(yàn)方式所能對(duì)實(shí)際振動(dòng)環(huán)境的還原性較差，無(wú)法真實(shí)地再現(xiàn)真實(shí)的振動(dòng)環(huán)境。隨著產(chǎn)品精度、可靠性要求及試驗(yàn)效率的不斷提高，單向振動(dòng)試驗(yàn)已不能滿(mǎn)足振動(dòng)環(huán)境的試驗(yàn)要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)軸向同時(shí)激振工作平臺(tái)連接的機(jī)構(gòu)三軸向機(jī)械解耦裝置及振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種三軸向機(jī)械解耦裝置，包括工作平臺(tái)和球形靜壓軸承；所述工作平臺(tái)為金屬制板狀，在其側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)相互垂直且與工作平臺(tái)上下端面垂直的安裝面，球形靜壓軸承的分別安裝在工作平臺(tái)下端面、工作平臺(tái)X向側(cè)面和工作平臺(tái)Y向側(cè)面上，球形靜壓軸承的另一側(cè)與振動(dòng)發(fā)生器連接。三個(gè)球形靜壓軸承的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)下端面上，三個(gè)球形靜壓軸承的另一側(cè)與Z向振動(dòng)發(fā)生器固定連接；一個(gè)球形靜壓軸承的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)X向側(cè)面上，上述一個(gè)球形靜壓軸承的另一側(cè)與X向振動(dòng)發(fā)生器固定連接；兩個(gè)球形靜壓軸承的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)Y向側(cè)面上，上述兩個(gè)球形靜壓軸承的另一側(cè)與Y向振動(dòng)發(fā)生器固定連接。兩個(gè)球形靜壓軸承的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)下端面上，兩個(gè)球形靜壓軸承的另一側(cè)與Z向振動(dòng)發(fā)生器固定連接；兩個(gè)形靜壓軸承的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)X向側(cè)面上， 上述兩個(gè)球形靜壓軸承的另一側(cè)與X向振動(dòng)發(fā)生器固定連接；兩個(gè)球形靜壓軸承的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)Y向側(cè)面上，上述兩個(gè)球形靜壓軸承的另一側(cè)與Y向振動(dòng)發(fā)生器固定連接。如上所述的球形靜壓軸承為機(jī)械式球形軸承、液壓式球形軸承、氣浮式球形軸承及磁力式球形軸承。[0010]一種應(yīng)用如上所述的機(jī)械解耦裝置的三軸向振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，它還包括對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系三個(gè)方向的振動(dòng)發(fā)生器及其安裝基座；所述機(jī)械解耦裝置的球形靜壓軸承與對(duì)應(yīng)的振動(dòng)發(fā)生器連接。如上所述的振動(dòng)發(fā)生器為電動(dòng)式激振器、液壓式激振器或機(jī)械式激振器。本實(shí)用新型的有益效果是1.本實(shí)用新型采用帶有對(duì)應(yīng)三個(gè)軸向的工作平臺(tái)及球形靜壓軸承，通過(guò)球形靜壓軸承將工作平臺(tái)和三個(gè)軸向的振動(dòng)發(fā)生器相連接，通過(guò)控制各振動(dòng)發(fā)生器的振動(dòng)波形，能夠?qū)崿F(xiàn)試件的三軸向復(fù)合振動(dòng)試驗(yàn)，復(fù)現(xiàn)出真實(shí)工況下的自然振動(dòng)波形，使之達(dá)到最接近自然真實(shí)振動(dòng)效果，使振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性大幅提高。2.本實(shí)用新型采用球形靜壓軸承，通過(guò)六個(gè)球形靜壓軸承4向工作平臺(tái)1傳遞各軸向振動(dòng)發(fā)生器的激振力，并約束工作平臺(tái)1產(chǎn)生繞Z向、X向及Y向的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)只產(chǎn)生沿Z向、X向及Y向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工作平臺(tái)的三軸向平動(dòng)。3.本實(shí)用新型響應(yīng)時(shí)間快，運(yùn)行可靠，加工成本較低，抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，還能夠方便的進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，操作方便，易于維護(hù)。

圖1是本實(shí)用新型的一種三軸向機(jī)械解耦裝置的立體圖；圖2是本實(shí)用新型的一種三軸向機(jī)械解耦裝置的俯視圖；圖3是本實(shí)用新型的一種三軸向振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的立體圖；圖4是本實(shí)用新型的一種三軸向振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的正視圖；圖中1.工作平臺(tái)，2.工作平臺(tái)Y向側(cè)面，3.工作平臺(tái)下端面，4.球形靜壓軸承； 5. Z向振動(dòng)發(fā)生器；6. Y向振動(dòng)發(fā)生器；7.工作平臺(tái)X向側(cè)面；8. . X向振動(dòng)發(fā)生器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的一種三軸向機(jī)械解耦裝置及振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行介紹如圖1、2所示，一種三軸向機(jī)械解耦裝置，包括工作平臺(tái)1和球形靜壓軸承4。工作平臺(tái)1為金屬制板狀，在其側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)相互垂直且與工作平臺(tái)上下端面垂直的安裝面，使所述兩個(gè)安裝面的法線(xiàn)與工作平臺(tái)上下端面的法線(xiàn)構(gòu)成直角坐標(biāo)系，以工作平臺(tái)上下端面的法線(xiàn)向上一側(cè)為Z向，以一個(gè)安裝面法線(xiàn)的一側(cè)為X軸，令上述安裝面為工作平臺(tái) X向側(cè)面7 ；以一個(gè)安裝面法線(xiàn)的一側(cè)、與X、Z滿(mǎn)足右手定則的一側(cè)為Y軸，并令上述安裝面為工作平臺(tái)Y向側(cè)面2。球形靜壓軸承4的分別安裝在工作平臺(tái)下端面3和兩個(gè)安裝面上，球形靜壓軸承4的另一側(cè)與振動(dòng)發(fā)生器連接。在本實(shí)施例中，三個(gè)球形靜壓軸承4的一側(cè)通過(guò)法蘭盤(pán)固定安裝在工作平臺(tái)下端面3上，三個(gè)球形靜壓軸承4的另一側(cè)與Z向振動(dòng)發(fā)生器5通過(guò)安裝法蘭盤(pán)固定連接。一個(gè)球形靜壓軸承4的一側(cè)通過(guò)法蘭盤(pán)固定安裝在工作平臺(tái)X向側(cè)面7上，上述一個(gè)球形靜壓軸承4的另一側(cè)與X向振動(dòng)發(fā)生器8通過(guò)安裝法蘭盤(pán)固定連接。兩個(gè)球形靜壓軸承4的一側(cè)通過(guò)法蘭盤(pán)固定安裝在工作平臺(tái)Y向側(cè)面2上，上述兩個(gè)球形靜壓軸承4的另一側(cè)與 Y向振動(dòng)發(fā)生器6通過(guò)安裝法蘭盤(pán)固定連接。[0024]由于球形靜壓軸承4的上下兩端面可實(shí)現(xiàn)五自由度(三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)和兩自由度平動(dòng))運(yùn)動(dòng)，所以垂直Z軸向布置的三個(gè)球形靜壓軸承4除傳遞方向振動(dòng)發(fā)生器5的激振力驅(qū)動(dòng)工作平臺(tái)1沿Z方向運(yùn)動(dòng)外，同時(shí)約束工作平臺(tái)1繞X向和Y向的轉(zhuǎn)動(dòng)。水平Y(jié)軸向布置的兩個(gè)球形靜壓軸承4除傳遞Y方向振動(dòng)發(fā)生器6的激振力驅(qū)動(dòng)工作平臺(tái)1沿Y方向運(yùn)動(dòng)外，同時(shí)約束工作平臺(tái)1繞Z向的轉(zhuǎn)動(dòng)。水平X軸向布置的一個(gè)球形靜壓軸承4只傳遞X方向振動(dòng)發(fā)生器8的激振力驅(qū)動(dòng)工作平臺(tái)1沿X方向運(yùn)動(dòng)。所以裝置中使用的六個(gè)球形靜壓軸承4的作用是向工作平臺(tái)1傳遞各軸向振動(dòng)發(fā)生器的激振力，約束工作平臺(tái)1產(chǎn)生繞Z向、X向及Y向的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)只產(chǎn)生沿Z向、X向及Y向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的三軸向平動(dòng)。工作時(shí)，啟動(dòng)三個(gè)方向的振動(dòng)發(fā)生器，通過(guò)人為設(shè)計(jì)并協(xié)調(diào)各振動(dòng)發(fā)生器的振動(dòng)波形，X向振動(dòng)發(fā)生器8、γ向振動(dòng)發(fā)生器6、Ζ向振動(dòng)發(fā)生器5會(huì)在水平X方向、水平Y(jié)方向和垂直Z方向上產(chǎn)生振動(dòng)，三個(gè)振動(dòng)發(fā)生器產(chǎn)生的振動(dòng)經(jīng)該軸向的球形靜壓軸承傳遞同時(shí)迭加作用在工作平臺(tái)及試件上，實(shí)現(xiàn)試件的三軸向復(fù)合振動(dòng)試驗(yàn)，復(fù)現(xiàn)出真實(shí)工況下的自然振動(dòng)波形，使之達(dá)到最接近自然真實(shí)振動(dòng)效果，使振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性大幅提高。工作平臺(tái)底面及側(cè)面安裝的球形靜壓軸承4的布置方式及個(gè)數(shù)不限于上述實(shí)施例中的個(gè)數(shù)。球形靜壓軸承4個(gè)數(shù)的不同只為保證工作平臺(tái)的三軸向平動(dòng)功能并約束三軸向轉(zhuǎn)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)。若需要實(shí)現(xiàn)其它功能，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整工作平臺(tái)底面及側(cè)面安裝的球形靜壓軸承4的布置方式及個(gè)數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)球形靜壓軸承4的一側(cè)通過(guò)法蘭盤(pán)固定安裝在工作平臺(tái)下端面3上，兩個(gè)球形靜壓軸承4的另一側(cè)與Z向振動(dòng)發(fā)生器5通過(guò)安裝法蘭盤(pán)固定連接。兩個(gè)球形靜壓軸承4的一側(cè)通過(guò)法蘭盤(pán)固定安裝在工作平臺(tái)X向側(cè)面7上，上述兩個(gè)球形靜壓軸承4的另一側(cè)與X向振動(dòng)發(fā)生器8通過(guò)安裝法蘭盤(pán)固定連接。兩個(gè)球形靜壓軸承4的一側(cè)通過(guò)法蘭盤(pán)固定安裝在工作平臺(tái)Y向側(cè)面2上，上述兩個(gè)球形靜壓軸承4的另一側(cè)與Y向振動(dòng)發(fā)生器6通過(guò)安裝法蘭盤(pán)固定連接。球形靜壓軸承4為機(jī)械式球形軸承、液壓式球形軸承、氣浮式球形軸承或磁力式球形軸承。如圖3、4所示，一種應(yīng)用上述機(jī)械解耦裝置的三軸向振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括本實(shí)用新型的三軸向機(jī)械解耦裝置，還包括對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系三個(gè)方向的振動(dòng)發(fā)生器及其安裝基座。所述三軸向機(jī)械解耦裝置的球形靜壓軸承4與對(duì)應(yīng)的振動(dòng)發(fā)生器連接。安裝基座支撐振動(dòng)發(fā)生器，它采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。上述振動(dòng)發(fā)生器為電動(dòng)式激振器、液壓式激振器或機(jī)械式激振器。當(dāng)試件進(jìn)行三軸振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，待測(cè)試件固定安裝在工作平臺(tái)1的臺(tái)面上，機(jī)械解耦裝置中的六個(gè)球形靜壓軸承4是用來(lái)向工作平臺(tái)傳遞各軸向振動(dòng)發(fā)生器的激振力，約束工作平臺(tái)產(chǎn)生繞Z軸向、X軸向及Y軸向的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)保證工作平臺(tái)只產(chǎn)生沿Z向、X向及Y 向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的三軸向的平動(dòng)。三軸向機(jī)械解耦裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、安裝方便且維護(hù)成本低，能夠滿(mǎn)足利用現(xiàn)有單軸向振動(dòng)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)三軸向同時(shí)振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)需要，而且能夠最大限度的實(shí)現(xiàn)實(shí)際振動(dòng)環(huán)境的還原，使整個(gè)三軸向振動(dòng)試驗(yàn)裝置的設(shè)備被簡(jiǎn)化，并實(shí)現(xiàn)模塊化安裝維護(hù)?？梢允构ぷ髌脚_(tái)的幾何軸線(xiàn)與振動(dòng)方向的相對(duì)角度變化大幅降低，同時(shí)保持系統(tǒng)的有效位移量，提高振動(dòng)波形失真度，提高振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。該裝置具有響應(yīng)時(shí)間快，運(yùn)行可靠，加工成本較低，抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，還能夠方便的進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，操作方便，易于維護(hù)。 上述實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此為限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種三軸向機(jī)械解耦裝置，其特征在于它包括工作平臺(tái)(1)和球形靜壓軸承(4)； 所述工作平臺(tái)(1)為金屬制板狀，在其側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)相互垂直且與工作平臺(tái)上下端面垂直的安裝面，球形靜壓軸承的分別安裝在工作平臺(tái)下端面(3)、工作平臺(tái)X向側(cè)面(7) 和工作平臺(tái)Y向側(cè)面( 上，球形靜壓軸承的另一側(cè)與振動(dòng)發(fā)生器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸向機(jī)械解耦裝置，其特征在于三個(gè)球形靜壓軸承 (4)的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)下端面C3)上，三個(gè)球形靜壓軸承(4)的另一側(cè)與Z向振動(dòng)發(fā)生器( 固定連接；一個(gè)球形靜壓軸承(4)的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)X向側(cè)面(7)上， 上述一個(gè)球形靜壓軸承的另一側(cè)與X向振動(dòng)發(fā)生器(8)固定連接；兩個(gè)球形靜壓軸承 (4)的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)Y向側(cè)面( 上，上述兩個(gè)球形靜壓軸承(4)的另一側(cè)與Y 向振動(dòng)發(fā)生器(6)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸向機(jī)械解耦裝置，其特征在于兩個(gè)球形靜壓軸承 (4)的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)下端面C3)上，兩個(gè)球形靜壓軸承(4)的另一側(cè)與Z向振動(dòng)發(fā)生器(5)固定連接；兩個(gè)球形靜壓軸承(4)的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)X向側(cè)面(7)上， 上述兩個(gè)球形靜壓軸承的另一側(cè)與X向振動(dòng)發(fā)生器(8)固定連接；兩個(gè)球形靜壓軸承 (4)的一側(cè)固定安裝在工作平臺(tái)Y向側(cè)面( 上，上述兩個(gè)球形靜壓軸承(4)的另一側(cè)與Y 向振動(dòng)發(fā)生器(6)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的一種三軸向機(jī)械解耦裝置，其特征在于所述的球形靜壓軸承(4)為機(jī)械式球形軸承、液壓式球形軸承、氣浮式球形軸承及磁力式球形軸承。
5.一種應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的三軸向機(jī)械解耦裝置的三軸向振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于它還包括對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系三個(gè)方向的振動(dòng)發(fā)生器及其安裝基座；所述三軸向機(jī)械解耦裝置的球形靜壓軸承(4)與對(duì)應(yīng)的振動(dòng)發(fā)生器連接。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求5所述的三軸向振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的振動(dòng)發(fā)生器為電動(dòng)式激振器、液壓式激振器或機(jī)械式激振器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三軸向機(jī)械解耦裝置及振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)軸向同時(shí)激振工作平臺(tái)連接的裝置及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。其特征在于它包括工作平臺(tái)(1)和球形靜壓軸承(4)；所述工作平臺(tái)(1)為金屬制板狀，在其側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)相互垂直且與工作平臺(tái)上下端面垂直的安裝面，球形靜壓軸承(4)的分別安裝在工作平臺(tái)下端面(3)、工作平臺(tái)X向側(cè)面(7)和工作平臺(tái)Y向側(cè)面(2)上，球形靜壓軸承(4)的另一側(cè)與振動(dòng)發(fā)生器連接。本實(shí)用新型采用帶有對(duì)應(yīng)三個(gè)軸向的工作平臺(tái)及球形靜壓軸承，能夠?qū)崿F(xiàn)試件的三軸向復(fù)合振動(dòng)試驗(yàn)。本實(shí)用新型同時(shí)實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)只產(chǎn)生沿Z向、X向及Y向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工作平臺(tái)的三軸向平動(dòng)。
文檔編號(hào)G01M7/06GK201935796SQ20102062653
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者周興廣, 張巧壽 申請(qǐng)人:北京航天希爾測(cè)試技術(shù)有限公司, 北京航天斯達(dá)新技術(shù)裝備公司