一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)的制作方法
【專利摘要】一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)，它的上平臺(tái)與搖擺平臺(tái)連接，第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的直線驅(qū)動(dòng)器與軸承座和搖擺平臺(tái)連接，構(gòu)成SPU分支；第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的直線驅(qū)動(dòng)器與固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上的軸承座和固連在立柱上的軸承座連接，構(gòu)成RPR分支；上述立柱的一端與搖擺平臺(tái)連接，連桿和搖桿的兩端分別與立柱的另一端連接；基座固連在基礎(chǔ)平臺(tái)的正中間，上述連桿和搖桿的中心部位分別與基座連接，連桿與搖桿等長(zhǎng)；連桿、搖桿、兩個(gè)立柱和基座經(jīng)上述連接方式構(gòu)成平面雙平行四邊形，構(gòu)成平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。本發(fā)明負(fù)載自平衡，承載能力大，能夠根據(jù)不同使用需求選擇自由度，可應(yīng)用于模擬海浪等的搖擺運(yùn)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別是一種并聯(lián)模擬臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)模擬臺(tái)具有剛性大、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，近幾十年來(lái)，并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬臺(tái)中被研究最多的是六自由度并聯(lián)模擬臺(tái)，而對(duì)艦船上裝備影響最大的運(yùn)動(dòng)主要是縱搖、橫搖以及垂蕩，并且艦船上裝備比較龐大，因此研究具有大安裝空間、大工作空間、能靜載平衡、抗沖擊并且可以根據(jù)使用需求選擇自由度性質(zhì)的二、三自由度聯(lián)搖擺臺(tái)具有重要的應(yīng)用潛力。如發(fā)明專利CN103035161A提出了一種具有三自由度靜載平衡并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)，該發(fā)明采用電驅(qū)，并引入靜載平衡裝置能有效提高承載能力，但是此發(fā)明平臺(tái)下部的安裝空間小且抗沖擊能力差；發(fā)明專利CN102147046A提出了一種轉(zhuǎn)動(dòng)解耦的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，此發(fā)明能實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)完全解耦，但是此發(fā)明承載能力和抗沖擊能力差。發(fā)明專利CN102975196A提出了一種兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，此發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，但承載能力差，安裝空間小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種能自穩(wěn)定、負(fù)載自平衡、工作空間大、承載能力大、抗沖擊、并可以根據(jù)使用需求選擇自由度性質(zhì)的具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明主要包括上平臺(tái)、搖擺平臺(tái)、兩組驅(qū)動(dòng)分支、平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)平臺(tái)。其中，上平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副與搖擺平臺(tái)連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有若干個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔或螺紋孔，通過(guò)螺栓或螺釘可以把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，使本搖擺臺(tái)只具有二自由度；兩組驅(qū)動(dòng)分支分別由兩個(gè)機(jī)構(gòu)相同的分支組成，該四個(gè)分支均布在基礎(chǔ)平臺(tái)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)相同的分支相對(duì)布置；第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的直線驅(qū)動(dòng)器的一端分別通過(guò)第一關(guān)節(jié)軸承與固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上的軸承座連接，該兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器的另一端分別通過(guò)第一萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，其中第一關(guān)節(jié)軸承和第一萬(wàn)向副可以互換，構(gòu)成SPU或UPS分支；第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的直線驅(qū)動(dòng)器的一端分別通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上的軸承座連接，該兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器的另一端分別通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與固連在立柱上的軸承座連接，構(gòu)成RPR分支；上述兩個(gè)立柱的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，該兩個(gè)立柱的另一端的上部分別通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的兩端連接，下部分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎(chǔ)平臺(tái)的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述連桿的中部通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與該基座上部連接，上述搖桿的中部通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與該基座中部連接，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行；兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱，兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述第二萬(wàn)向副在立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行且在同一個(gè)平面上，連桿上兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線間的距離與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線間的距離相等；連桿、搖桿、兩個(gè)立柱和基座經(jīng)上述連接方式構(gòu)成平面雙平行四邊形，構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第五、六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行共面的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。控制兩組驅(qū)動(dòng)分支中的四個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)搖擺平臺(tái)繞上述虛擬轉(zhuǎn)軸和由兩個(gè)第二萬(wàn)向副確定的轉(zhuǎn)軸的橫搖，縱搖和橫、縱搖復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
[0006]所述第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支的結(jié)構(gòu)可以是第一支撐柱固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上，該第一支撐柱上安裝有導(dǎo)軌滑塊，滑塊由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第一支撐桿的一端通過(guò)第二關(guān)節(jié)軸承與固連在滑塊上的軸承座連接，該第一支撐桿的另一端通過(guò)第一萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，其中第二關(guān)節(jié)軸承與第一萬(wàn)向副可以互換，上述連接方式構(gòu)成PSU或PUS分支；
[0007]所述第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支的結(jié)構(gòu)可以是第二支撐柱固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上，該第二支撐柱上安裝有導(dǎo)軌滑塊，滑塊由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第二支撐桿的一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與固連在滑塊上的軸承座連接，該第二支撐桿的另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與設(shè)在立柱上的軸承座連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行，上述連接方式構(gòu)成PRR分支。
[0008]所述平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)可以是所述兩個(gè)立柱的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，該兩個(gè)立柱的另一端分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎(chǔ)平臺(tái)的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述搖桿的中部通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與該基座連接，第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述每個(gè)立柱都位于與基礎(chǔ)平臺(tái)固連的第三支撐柱的中間平面，該第三支撐柱的內(nèi)側(cè)分別對(duì)稱裝有圓弧導(dǎo)軌，該兩個(gè)圓弧導(dǎo)軌上分別對(duì)稱設(shè)有沿該圓弧導(dǎo)軌滑動(dòng)的滑塊，該兩個(gè)滑塊分別通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與上述立柱連接；四個(gè)圓弧導(dǎo)軌的中心軸線相互重合，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行，圓弧導(dǎo)軌的直徑與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離相等；同一立柱上兩個(gè)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互重合，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，兩個(gè)立柱上的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離相等；上述同一立柱上的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行且共面，且兩個(gè)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線可以和第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，但不能和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合；四個(gè)圓弧導(dǎo)軌滑塊的作用與連桿的作用等效，兩個(gè)第三支撐柱、四個(gè)圓弧導(dǎo)軌滑塊、兩個(gè)立柱、搖桿和基座通過(guò)上述連接方式構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線、圓弧導(dǎo)軌中心軸線平行且共面的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。
[0009]所述平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)還可以是所述兩個(gè)立柱的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，該兩個(gè)立柱的另一端分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎(chǔ)平臺(tái)的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述搖桿的中心部位通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與該基座連接，兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述每個(gè)立柱都位于與基礎(chǔ)平臺(tái)固連的第四支撐柱的中間平面，滑塊通過(guò)兩個(gè)第三移動(dòng)副分別與上述第四支撐柱的內(nèi)側(cè)連接，同時(shí)該滑塊通過(guò)第四移動(dòng)副與上述立柱連接，該第四移動(dòng)副的移動(dòng)方向沿上述立柱的中心軸線方向，第三移動(dòng)副的移動(dòng)方向與第四移動(dòng)副的移動(dòng)方向垂直，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直；第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行，且兩者與第四移動(dòng)副移動(dòng)方向垂直共面；兩個(gè)滑塊的作用與連桿的作用等效，兩個(gè)第四支撐柱、兩個(gè)滑塊、兩個(gè)立柱、搖桿和基座經(jīng)上述連接方式構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行、與第三、第四移動(dòng)副移動(dòng)方向垂直的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、承載能力大，負(fù)載自平衡；
[0012]2、具有虛擬轉(zhuǎn)軸，安裝空間大；
[0013]3、抗沖擊，能夠自穩(wěn)定；
[0014]4、可以根據(jù)使用需求選擇自由度性質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2第一組驅(qū)動(dòng)分支中PSU運(yùn)動(dòng)分支結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2第二組驅(qū)動(dòng)分支中PRR運(yùn)動(dòng)分支結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0020]圖6為本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0021]圖7為本發(fā)明實(shí)施例3中平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0022]圖8為本發(fā)明實(shí)施例3第二組驅(qū)動(dòng)分支中第三支撐柱結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0023]圖9為本發(fā)明實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0024]圖10為本發(fā)明實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0025]圖11為本發(fā)明實(shí)施例5中平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0026]圖12為本發(fā)明實(shí)施例5第二組驅(qū)動(dòng)分支中第四支撐柱示意圖。
[0027]圖13為本發(fā)明實(shí)施例6結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1
[0029]在圖1和圖2所示的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)示意圖中，上平臺(tái)7通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖擺平臺(tái)6連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有4個(gè)相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，通過(guò)螺釘用連接板把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，使本搖擺臺(tái)只具有二自由度；兩組驅(qū)動(dòng)分支分別由兩個(gè)機(jī)構(gòu)相同的分支組成，該四個(gè)分支均布在基礎(chǔ)平臺(tái)I上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)相同的分支相對(duì)布置；第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的直線驅(qū)動(dòng)器11的一端分別通過(guò)第一關(guān)節(jié)軸承SI與固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上的軸承座12連接，該兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器的另一端分別通過(guò)第一萬(wàn)向副Ul與搖擺平臺(tái)連接，構(gòu)成SPU分支；第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的直線驅(qū)動(dòng)器9的一端分別通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副Rl與固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上的軸承座10連接，該兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器的另一端分別通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R2與固連在立柱5上的軸承座8連接，構(gòu)成RPR分支；上述兩個(gè)立柱的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副U2與搖擺平臺(tái)連接，該兩個(gè)立柱的另一端的上部分別通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R3與連桿4的兩端連接，下部分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副R4與搖桿3的兩端連接；基座2固連在基礎(chǔ)平臺(tái)的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述連桿的中部通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副R5與該基座上部連接，上述搖桿的中部通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副R6與該基座中部連接，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行；兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱，兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述第二萬(wàn)向副在立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行且在同一個(gè)平面上，連桿上兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線間的距離與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線間的距離相等；連桿、搖桿、兩個(gè)立柱和基座經(jīng)上述連接方式構(gòu)成平面雙平行四邊形，構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第五、六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。
[0030]實(shí)施例2
[0031]在圖3、圖4和圖5所示的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)示意圖中，上平臺(tái)7通過(guò)移動(dòng)副與搖擺平臺(tái)6連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有4個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔，通過(guò)螺栓用連接板把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，使本搖擺臺(tái)只具有二自由度；第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的第一支撐柱13固連在基礎(chǔ)平臺(tái)I上，該第一支撐柱上安裝有第一導(dǎo)軌滑塊，第一滑塊14由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第一支撐桿16的一端通過(guò)第二關(guān)節(jié)軸承S2與固連在第一滑塊上的軸承座15連接，該第一支撐桿的另一端通過(guò)第一萬(wàn)向副Ul與搖擺平臺(tái)6連接，上述連接方式構(gòu)成PSU分支；所述第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的第二支撐柱21固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上，該第二支撐柱上安裝有第二導(dǎo)軌滑塊，第二滑塊20由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第二支撐桿18的一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副R7與固連在上述滑塊上的軸承座19連接，該第二支撐桿的另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副R8與設(shè)在立柱上的軸承座17連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行，上述連接方式構(gòu)成PRR分支。其它部件和連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0032]實(shí)施例3
[0033]在圖6、圖7和圖8所示的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)示意圖中，上平臺(tái)7通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖擺平臺(tái)6連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有4個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔，通過(guò)螺栓用連接板把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，使本搖擺臺(tái)只具有二自由度；兩個(gè)立柱5的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副U2與搖擺平臺(tái)6連接，該兩個(gè)立柱的另一端分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副R4與搖桿3的兩端連接；基座2固連在基礎(chǔ)平臺(tái)I的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述搖桿的中部通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副R6與該基座連接，第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述每個(gè)立柱都位于與基礎(chǔ)平臺(tái)固連的第三支撐柱22的中間平面，該第三支撐柱的內(nèi)側(cè)分別對(duì)稱設(shè)有圓弧導(dǎo)軌23，該兩個(gè)圓弧導(dǎo)軌上分別對(duì)稱設(shè)有沿該圓弧導(dǎo)軌滑動(dòng)的第三滑塊24，該兩個(gè)第三滑塊分別通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副R9與上述立柱連接；四個(gè)圓弧導(dǎo)軌的中心軸線相互重合，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行，圓弧導(dǎo)軌的直徑與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離相等；同一立柱上兩個(gè)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互重合，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，兩個(gè)立柱上的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離相等；上述同一立柱上的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行且共面，且兩個(gè)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線可以和第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，但不能和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合；四個(gè)圓弧導(dǎo)軌滑塊的作用與連桿的作用等效，兩個(gè)第三支撐柱、四個(gè)圓弧導(dǎo)軌滑塊、兩個(gè)立柱、搖桿和基座通過(guò)上述連接方式構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線、圓弧導(dǎo)軌中心軸線平行且共面的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。其它部件和連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0034]實(shí)施例4
[0035]在圖9所示的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)示意圖中，上平臺(tái)7通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副與搖擺平臺(tái)6連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有若干個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔或螺紋孔，通過(guò)螺栓或螺釘可以把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，使本搖擺臺(tái)只具有二自由度；第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的第一支撐柱13固連在基礎(chǔ)平臺(tái)I上，該第一支撐柱上安裝有第一導(dǎo)軌滑塊，第一滑塊14由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第一支撐桿的一端通過(guò)第二關(guān)節(jié)軸承S2與固連在第一滑塊上的軸承座15連接，該第一支撐桿的另一端通過(guò)第一萬(wàn)向副Ul與搖擺平臺(tái)6連接，上述連接方式構(gòu)成PSU分支；所述第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的第二支撐柱21固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上，該第二支撐柱上安裝有第二導(dǎo)軌滑塊，第二滑塊20由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第二支撐桿的一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副R7與固連在上述滑塊上的軸承座19連接，該第二支撐桿的另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副R8與設(shè)在立柱上的軸承座17連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行，上述連接方式構(gòu)成PRR分支。上述第一組驅(qū)動(dòng)分支和第二組驅(qū)動(dòng)分支的部件和連接關(guān)系分別與實(shí)施例2中的第一組驅(qū)動(dòng)分支和第二組驅(qū)動(dòng)分支相同。平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)的部件和連接關(guān)系與實(shí)施例3相同。
[0036]實(shí)施例5
[0037]在圖10、圖11和圖12所示的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)示意圖中，上平臺(tái)7通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副與搖擺平臺(tái)6連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有若干個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔或螺紋孔，通過(guò)螺栓或螺釘可以把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，使本搖擺臺(tái)只具有二自由度；兩個(gè)立柱5的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副U2與搖擺平臺(tái)6連接，該兩個(gè)立柱的另一端分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副R4與搖桿3的兩端連接；基座2固連在基礎(chǔ)平臺(tái)I的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述搖桿的中心部位通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副R6與該基座連接，兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述每個(gè)立柱都位于與基礎(chǔ)平臺(tái)固連的第四支撐柱26的中間平面，第四滑塊25通過(guò)兩個(gè)第三移動(dòng)副P3分別與上述第四支撐柱的內(nèi)側(cè)連接，同時(shí)該第四滑塊通過(guò)第四移動(dòng)副P4與上述立柱連接，該第四移動(dòng)副的移動(dòng)方向沿上述立柱的中心軸線方向，第三移動(dòng)副的移動(dòng)方向與第四移動(dòng)副的移動(dòng)方向垂直，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直；第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行，且兩者與第四移動(dòng)副移動(dòng)方向垂直共面；兩個(gè)第四滑塊的作用與連桿的作用等效，兩個(gè)第四支撐柱、兩個(gè)第四滑塊、兩個(gè)立柱、搖桿和基座經(jīng)上述連接方式構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行、與第三、第四移動(dòng)副移動(dòng)方向垂直的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。其它部件和連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0038]實(shí)施例6
[0039]在圖13所示的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)示意圖中，上平臺(tái)7通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副與搖擺平臺(tái)6連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有若干個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔或螺紋孔，通過(guò)螺栓或螺釘可以把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，使本搖擺臺(tái)只具有二自由度；第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的第一支撐柱13固連在基礎(chǔ)平臺(tái)I上，該第一支撐柱上安裝有第一導(dǎo)軌滑塊，第一滑塊14由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第一支撐桿的一端通過(guò)第二關(guān)節(jié)軸承S2與固連在第一滑塊上的軸承座15連接，該第一支撐桿的另一端通過(guò)第一萬(wàn)向副Ul與搖擺平臺(tái)6連接，上述連接方式構(gòu)成PSU分支；所述第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的第二支撐柱21固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上，該第二支撐柱上安裝有第二導(dǎo)軌滑塊，第二滑塊20由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第二支撐桿的一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副R7與固連在上述滑塊上的軸承座19連接，該第二支撐桿的另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副R8與設(shè)在立柱上的軸承座17連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行，上述連接方式構(gòu)成PRR分支。上述第一組驅(qū)動(dòng)分支和第二組驅(qū)動(dòng)分支的部件和連接關(guān)系分別與實(shí)施例2中的第一組驅(qū)動(dòng)分支和第二組驅(qū)動(dòng)分支相同。平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)的部件和連接關(guān)系與實(shí)施例5相同。
[0040] 以上實(shí)施例1?6中，上平臺(tái)經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副與搖擺平臺(tái)連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有若干個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔或螺紋孔，通過(guò)螺栓或螺釘可以把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，此時(shí)搖擺臺(tái)只具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度:橫搖和縱搖。把鎖定上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)的螺栓或螺釘去除后，上平臺(tái)與搖擺平臺(tái)之間連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以是轉(zhuǎn)盤軸承，經(jīng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)相對(duì)搖擺平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)搖擺臺(tái)具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度:橫搖、縱搖和艏搖；把鎖定上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)的螺栓或螺釘去除后，上平臺(tái)與搖擺平臺(tái)之間連接的移動(dòng)副經(jīng)直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)相對(duì)搖擺平臺(tái)的移動(dòng)，此時(shí)搖擺臺(tái)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)自由度:橫搖、縱搖和垂蕩。
[0041 ] 以上實(shí)施例中，直線驅(qū)動(dòng)器可以是液壓缸或電動(dòng)缸或氣動(dòng)缸，也可以是可以實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)的電機(jī)絲杠滑塊機(jī)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器可以是馬達(dá)或電機(jī)。
[0042]以上實(shí)施例中，兩個(gè)第一萬(wàn)向副中心的連線與虛擬轉(zhuǎn)軸，可以共線，也可以不共線，即虛擬轉(zhuǎn)軸不是由兩個(gè)第一萬(wàn)向副中心的連線確定的，而是虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)的固有特性。
【權(quán)利要求】
1.一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)，其特征在于:上平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副與搖擺平臺(tái)連接，在上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)平面上分別設(shè)有若干個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔或螺紋孔，通過(guò)螺栓或螺釘可以把上平臺(tái)和搖擺平臺(tái)鎖定為一體，使本搖擺臺(tái)只具有二自由度；兩組驅(qū)動(dòng)分支分別由兩個(gè)機(jī)構(gòu)相同的分支組成，該四個(gè)分支均布在基礎(chǔ)平臺(tái)上，兩個(gè)機(jī)構(gòu)相同的分支相對(duì)布置；第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的直線驅(qū)動(dòng)器的一端分別通過(guò)第一關(guān)節(jié)軸承與固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上的軸承座連接，該兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器的另一端分別通過(guò)第一萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，其中第一關(guān)節(jié)軸承和第一萬(wàn)向副可以互換，構(gòu)成SPU或UPS分支；第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的直線驅(qū)動(dòng)器的一端分別通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上的軸承座連接，該兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器的另一端分別通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與固連在立柱上的軸承座連接，構(gòu)成RPR分支；上述兩個(gè)立柱的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，該兩個(gè)立柱的另一端的上部分別通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的兩端連接，下部分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎(chǔ)平臺(tái)的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述連桿的中部通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與該基座上部連接，上述搖桿的中部通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與該基座中部連接，第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行；兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱，兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述第二萬(wàn)向副在立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行且在同一個(gè)平面上，上述連桿上兩個(gè)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副 軸線間的距離與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線間的距離相等；連桿、搖桿、兩個(gè)立柱和基座經(jīng)上述連接方式構(gòu)成平面雙平行四邊形，構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第五、六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)，其特征在于:所述第一組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的第一支撐柱固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上，該第一支撐柱上安裝有導(dǎo)軌滑塊，滑塊由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第一支撐桿的一端通過(guò)第二關(guān)節(jié)軸承與固連在上述滑塊上的軸承座連接，該第一支撐桿的另一端通過(guò)第一萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，其中第二關(guān)節(jié)軸承與第一萬(wàn)向副可以互換，上述連接方式構(gòu)成PSU或PUS分支；所述第二組驅(qū)動(dòng)分支的兩個(gè)分支中的第二支撐柱固連在基礎(chǔ)平臺(tái)上，該第二支撐柱上安裝有導(dǎo)軌滑塊，滑塊由直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，第二支撐桿的一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與固連在上述滑塊上的軸承座連接，該第二支撐桿的另一端通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與設(shè)在立柱上的軸承座連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行，上述連接方式構(gòu)成PRR分支。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)，其特征在于:所述平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)立柱的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，該兩個(gè)立柱的另一端分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎(chǔ)平臺(tái)的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述搖桿的中部通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與該基座連接，第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述每個(gè)立柱都位于與基礎(chǔ)平臺(tái)固連的第三支撐柱的中間平面，該第三支撐柱的內(nèi)側(cè)分別對(duì)稱裝有圓弧導(dǎo)軌，該兩個(gè)圓弧導(dǎo)軌上分別對(duì)稱設(shè)有沿該圓弧導(dǎo)軌滑動(dòng)的滑塊，該兩個(gè)滑塊分別通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與上述立柱連接；四個(gè)圓弧導(dǎo)軌的中心軸線相互重合，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行，圓弧導(dǎo)軌的直徑與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離相等；同一立柱上兩個(gè)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互重合，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，兩個(gè)立柱上的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離與搖桿上兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線的距離相等；上述同一立柱上的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線和第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行且共面，且兩個(gè)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線可以和第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，但不能和第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合；四個(gè)圓弧導(dǎo)軌滑塊的作用與連桿的作用等效，兩個(gè)第三支撐柱、四個(gè)圓弧導(dǎo)軌滑塊、兩個(gè)立柱、搖桿和基座通過(guò)上述連接方式構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線、圓弧導(dǎo)軌中心軸線平行且共面的虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有虛擬轉(zhuǎn)軸的二、三自由度搖擺臺(tái)，其特征在于:所述平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)立柱的一端分別通過(guò)第二萬(wàn)向副與搖擺平臺(tái)連接，該兩個(gè)立柱的另一端分別通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與搖桿的兩端連接；基座固連在基礎(chǔ)平臺(tái)的正中間，上述兩個(gè)立柱對(duì)稱布置于基座兩側(cè)，上述搖桿的中心部位通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與該基座連接，兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且共面，且兩個(gè)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線關(guān)于第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線對(duì)稱；上述每個(gè)立柱都位于與基礎(chǔ)平臺(tái)固連的第四支撐柱的中間平面，滑塊通過(guò)兩個(gè)第三移動(dòng)副分別與上述第四支撐柱的內(nèi)側(cè)連接，同時(shí)該滑塊通過(guò)第四移動(dòng)副與上述立柱連接，該第四移動(dòng)副的移動(dòng)方向沿上述立柱的中心軸線方向，第三移動(dòng)副的移動(dòng)方向與第四移動(dòng)副的移動(dòng)方向垂直，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線垂直；第四轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與第二萬(wàn)向副在該立柱上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互平行，且兩者與第四移動(dòng)副移動(dòng)方向垂直共面；兩個(gè)滑塊的作用與連桿的作用等效，兩個(gè)第四支撐柱、兩個(gè)滑塊、兩個(gè)立柱、搖桿和基座經(jīng)上述連接方式構(gòu)成了具有過(guò)兩個(gè)第二萬(wàn)向副中心連線的中點(diǎn)，且與第六轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行、與第三、第四移動(dòng)副移動(dòng)方向垂直的 虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)中心機(jī)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B25J9/02GK104002302SQ201410189158
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】趙鐵石, 李二偉, 王唱 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)