一種閉環(huán)分支中具有彈簧阻尼的并聯(lián)機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種并聯(lián)機構(gòu)，特別是一種并聯(lián)模擬臺。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)模擬臺具有剛性大、承載能力強等優(yōu)點，近幾十年來，并聯(lián)運動模擬臺中被研究最多的是六自由度并聯(lián)模擬臺，用于汽車、飛機駕駛員的培訓(xùn)，但受驅(qū)動原件與機械結(jié)構(gòu)的限制對高頻率復(fù)合運動模擬往往達不到理想的效果，擬或由于較高的硬件投入和控制成本使得運動模擬器的普及化以及面向需求的應(yīng)用受到種種限制。比如模擬野戰(zhàn)路況與常規(guī)路況條件，在救護車行駛過程進行醫(yī)療救護等對振動頻率要求較高的場合下，以STEWART機構(gòu)為代表的全驅(qū)動六自由度并聯(lián)模擬平臺會產(chǎn)生較強烈的剛性沖擊，對整個機構(gòu)的壽命及安全產(chǎn)生不利的影響，而且由于運動模擬器機械部分驅(qū)動分支的布置形式使得U型框往往處于很高的位置，帶來潛在的穩(wěn)定性與安全性問題，另外受制于成本與驅(qū)動器輸出頻率的限制，目前還沒有一種產(chǎn)品能夠滿足普及化的應(yīng)用需求。實用新型專利CN104258569 A提出了一種電機驅(qū)動的三自由度可拆裝的動感賽車游戲運動模擬器，但只限于三個自由度，且只能模擬運動，不能模擬運動過程中伴隨的高頻振動；實用新型專利CN104778897 A提出了一種基于六自由度運動模擬平臺的駕駛功效實驗裝置，采用傳統(tǒng)的STWART并聯(lián)機構(gòu)來模擬六個自由度的運動，同樣不能模擬汽車在運動過程中伴隨的高頻振動，而且U型框處于較高位置，有穩(wěn)定性與安全性問題；
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種承載能力大、抗剛性沖擊能力強、安全穩(wěn)定性好、節(jié)能環(huán)保，不僅能夠模擬運動，同時能模擬運動過程中的高頻振動的閉環(huán)分支中具有彈簧阻尼的并聯(lián)機構(gòu)。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]本實用新型主要包括動平臺、定平臺以及連接動平臺與定平臺的兩組驅(qū)動分支和一組承重分支，所述動平臺是由兩個支架固連在U型框兩側(cè)構(gòu)成，動平臺用以聯(lián)接其他設(shè)備，構(gòu)成運動模擬器；第一組驅(qū)動分支為四條結(jié)構(gòu)相同的PSS(RPeR)分支，該四個驅(qū)動分支兩兩一組，類似汽車的前后輪，可以分為前驅(qū)動分支組與后驅(qū)動分支組，任意一組中的兩個分支關(guān)于中間縱向平面的對稱布置，每條分支中能提供豎直運動的第一作動器的一端固定在定平臺上，第一作動器的另一端為運動輸出端，該端通過第一關(guān)節(jié)球鉸與第一拉桿的一端連接，該第一拉桿的另一端通過第二關(guān)節(jié)球鉸與連接橋臂的一端連接，該連接橋臂的另一端通過中心線在同一軸線上的兩個軸承與動平臺的平臺支架連接，彈簧阻尼器的一端通過轉(zhuǎn)動副與固定于連接橋臂上的鉸座相連，該彈簧阻尼器的另一端通過軸承與固定在連接橋臂上的軸承座連接；該分支中的兩個關(guān)節(jié)球鉸的任意一個或為萬向鉸，構(gòu)成PSU(RPeR)或者PUS(RPeR)分支；彈簧阻尼器、連接橋臂、支架就構(gòu)成了一個具有一個被動自由度三角形閉環(huán)；第二組驅(qū)動分支包括兩個結(jié)構(gòu)相同的PSS驅(qū)動分支，由能提供直線運動的第二作動器、兩端帶有球鉸的第二拉桿組成。第二作動器的運動模塊通過第三關(guān)節(jié)球鉸與第二拉桿的一端連接，該第二拉桿的另一端通過第四關(guān)節(jié)球鉸與動平臺的U型框底部相連接，該分支中的兩個關(guān)節(jié)球鉸中的任意一個或為萬向鉸，構(gòu)成PUS或者PSU分支；所述第二作動器位于動平臺的下方，水平固定在定平臺上中心部位，兩個驅(qū)動分支關(guān)于中間縱向平面對稱布置；兩個第二拉桿在初始位置時呈非平行布置，兩個第三關(guān)節(jié)球鉸與兩個第四關(guān)節(jié)球鉸的中心在初始狀態(tài)時呈等腰梯形布置；控制該兩個驅(qū)動分支中的兩個第二作動器，在運動同步與不同步時為動平臺提供前進與后退的動力以及轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩；一組承重分支包括四個結(jié)構(gòu)相同的承重分支，每個承重分支由一根拉簧，一個第一拉環(huán)與一個第二拉環(huán)以及一根立柱組成，四個承重分支中的立柱關(guān)于中間縱向平面對稱布置，設(shè)在上述每個驅(qū)動分支的內(nèi)側(cè)，拉簧的一端勾連在固定于立柱上端的第一拉環(huán)上，該拉簧的另一端勾連在固定于動平臺中U型框兩側(cè)的第二拉環(huán)上，與水平面呈一定的夾角傾斜向上作用力，用以抵消平臺自身的重力，從而減輕第一組驅(qū)動分支中作動器的輸出力，達到節(jié)約能源的效果；同時控制兩組驅(qū)動分支中的六個能提供直線運動的作動器，可以實現(xiàn)U型框繞固定坐標系的三個轉(zhuǎn)軸三維轉(zhuǎn)動以及沿著三個坐標軸的方向前后左右運動，進行六自由度的復(fù)合運動，彈簧阻尼器的引入使得動平臺能夠?qū)崿F(xiàn)高頻率的振動。
[0006]所述第二組驅(qū)動分支的第二種結(jié)構(gòu):該組驅(qū)動分支為單個PSS驅(qū)動分支，該分支與上述第二組驅(qū)動分支的結(jié)構(gòu)完全相同，分支中的兩個關(guān)節(jié)球鉸中的任意一個或為萬向鉸，構(gòu)成PUS或者PSU分支；該分支水平固定在定平臺上中心部位，且第二作動器運動模塊的運動軌跡位于中間縱平面上，與U型框相連的關(guān)節(jié)球鉸的中心位于U型框中間縱向平面上；四個斜向上拉的承重分支不僅能夠平衡動平臺自身的重力而且在一定程度上能夠限制動平臺不可控的自由度，提高系統(tǒng)的可控性，與穩(wěn)定性，同時控制兩組驅(qū)動分支中的五個能提供直線運動的作動器可以實現(xiàn)動平臺繞固定坐標系的三個轉(zhuǎn)軸三維轉(zhuǎn)動以及沿著三個坐標軸的方向前后左右運動，從而進行六自由度的復(fù)合運動。
[0007]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0008]1、承載能力大，負載自平衡；
[0009]2、彈簧阻尼，抗剛性沖擊；
[0010]3、動平臺的高度較低，安全穩(wěn)定性好；
[0011]4、引入減重彈簧，電機能量消耗少，節(jié)能；
[0012]5、能實現(xiàn)帶高頻率振動的復(fù)合運動；
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0014]圖2為本實用新型實施例1中動平臺的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0015]圖3為本實用新型實施例1定平臺及各分支的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0016]圖4為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0017]圖5為本實用新型實施例2定平臺及各分支的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]在圖1和圖2、圖3所示的閉環(huán)分支中具有彈簧阻尼的并聯(lián)機構(gòu)示意圖中，U型框8