本實用新型涉及一種應(yīng)用于小型設(shè)備運動仿真和監(jiān)測中的裝置，能夠產(chǎn)生空間內(nèi)任意六個單自由度運動及任意幾個自由度的復(fù)合運動。

背景技術(shù)：

一些小型設(shè)備在搖擺、震動等條件下，工作情況往往與正常情況有很大差異。例如小型動感設(shè)備、傳感器、部分汽車零部件等在特殊運動條件下工作性能會發(fā)生改變。為保證一些微小型設(shè)備能夠在各種搖擺、震動等條件下正常工作，便需要檢測其在多自由度條件影響下的工作情況。目前，模擬六自由度運動的裝置大部分采用液壓驅(qū)動，但其配套原件較多，成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本實用新型提供一種小型六自由度并聯(lián)運動平臺，該種運動平臺能夠在實驗室條件下為小型設(shè)備提供六個自由度條件下的模擬運動，具有節(jié)能、安全、可控、無破壞性、經(jīng)濟性、可操作性好等優(yōu)點。

本實用新型的技術(shù)方案是：該種小型六自由度并聯(lián)運動平臺，包括下平臺、下虎克鉸、電動缸、上虎克鉸以及上平臺，其獨特之處在于：

下虎克鉸為完全對稱結(jié)構(gòu)，包括下傳動軸叉、第一滾針軸承、第一軸承套、第一透蓋、第一十字軸、下萬向節(jié)叉、第二軸承套、第二滾針軸承、第二透蓋、第三軸承套、第三滾針軸承、第三透蓋、第四軸承套、第四滾針軸承以及第四透蓋。

其中，下萬向節(jié)叉作為支撐載體，下萬向節(jié)叉的內(nèi)圓面與第一軸承套的外圓面間隙配合，下萬向節(jié)叉的外平面與軸承套的大端面配合接觸，下萬向節(jié)叉與軸承套之間采用第五內(nèi)六角螺釘連接。

第一軸承套內(nèi)圓面與第一滾針軸承外圓面過盈配合，第一滾針軸承內(nèi)圓面與第一十字軸的第一外表面間隙配合，第一滾針軸承的端面與第一透蓋的小端面接觸配合，第一透蓋的大端面與第一軸承套的小端面接觸配合，第一透蓋與第一軸承套之間采用第六內(nèi)六角螺釘連接。

下傳動軸叉的內(nèi)圓面與第三軸承套的外圓面配合接觸，其外平面與第三軸承套的大端面配合接觸，下傳動軸叉與第三軸承套之間采用第五內(nèi)六角螺釘連接；第三軸承套內(nèi)圓面與第三滾針軸承外圓面過盈配合。第三滾針軸承內(nèi)圓面與第一十字軸的第三外表面間隙配合；第三滾針軸承的端面與第三透蓋的小端面接觸配合，第三透蓋的大端面與第三軸承套的小端面接觸配合，第三透蓋與第三軸承套之間采用第六內(nèi)六角螺釘連接。

所述下虎克鉸裝配完畢后，所述下萬向節(jié)叉和下傳動軸叉可繞所述第一十字軸產(chǎn)生兩個垂直方向的自由度的轉(zhuǎn)動。

所述上虎克鉸亦為完全對稱結(jié)構(gòu)，與所述下虎克鉸結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，包括相互連接的上萬向節(jié)叉、第五滾針軸承、第五軸承套、第五透蓋、第二十字軸、上傳動軸叉、第六軸承套、第六滾針軸承、第六透蓋、第七軸承套、第七滾針軸承、第七透蓋、第八軸承套、第八滾針軸承以及第八透蓋。

所述上虎克鉸裝配完畢后，所述上萬向節(jié)叉和上傳動軸叉可以繞所述第二十字軸產(chǎn)生兩個垂直方向的自由度的轉(zhuǎn)動；

電動缸由步進電機、傳動箱以及直線作動器連接后組成；其中，步進電機作為驅(qū)動元件，發(fā)送指令脈沖，通過所述傳動箱減速增扭，將運動傳遞至所述直線作動器，最終實現(xiàn)所述電動缸的往復(fù)直線運動。

下平臺包括六角螺栓、第一六角螺母、下平臺本體以及第二六角螺母。上平臺作為測試物體的載體，用以進行平臺六個自由度的實現(xiàn)，通過第九安裝孔將被測物體固定在上平臺上。

下虎克鉸與電動缸通過第三、第四安裝孔使用第二內(nèi)六角螺釘連接；電動缸與上虎克鉸通過第五、第六安裝孔使用第三內(nèi)六角螺釘連接；第二內(nèi)六角螺釘通過第一、第二安裝孔將下平臺與下虎克鉸連接起來，第四內(nèi)六角螺釘將上平臺與上虎克鉸相連。

本實用新型具有如下有益效果：本種小型六自由度并聯(lián)運動平臺采用電驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，能夠滿足六個自由度方向運動的需要。采用步進電機驅(qū)動滾珠絲杠的運動傳遞形式，在步進電機不丟步的情況下，位置精度好，傳動效率高，相對于液壓缸傳動形式來說經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保。上、下萬向節(jié)均采用虎克鉸結(jié)構(gòu)，本身旋轉(zhuǎn)角度較大，且與球鉸相比，虎克鉸受拉性能較好。在一些小型應(yīng)用裝置或低載荷條件下，采用步進電機驅(qū)動的電動缸可以完全替代液壓缸，電動缸在復(fù)雜的環(huán)境下工作只需要定期的注脂潤滑，并無易損件需要維護更換，將比液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)減少了大量的售后服務(wù)成本。并且具有更環(huán)保，更節(jié)能，更經(jīng)濟的優(yōu)點，很容易與單片機等控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)高精密運動控制。綜上所述，本種小型六自由度并聯(lián)運動平臺設(shè)計巧妙，使用安全，控制方便，能夠在實驗室條件下為小型設(shè)備提供六個自由度條件下的模擬運動，具有較好的實用價值。

附圖說明：

圖1 是本實用新型所述的小型六自由度并聯(lián)運動平臺的二維總體裝配圖。

圖2 是本實用新型所述的下虎克鉸二維主視圖。

圖3 是本實用新型所述的下虎克鉸二維側(cè)視圖。

圖4 是本實用新型所述的上虎克鉸二維主視圖。

圖5 是本實用新型所述的上虎克鉸二維側(cè)視圖。

圖6 是本實用新型所述的電動缸三維部件圖。

圖7 是本實用新型所述的下萬向節(jié)叉三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8 是本實用新型所述的下傳動軸叉三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9 是本實用新型所述的上傳動軸叉三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10 是本實用新型所述的上萬向節(jié)叉三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11 是本實用新型所述的十字軸三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12 是本實用新型所述的軸承套的三維示意圖。

圖13 是本實用新型所述的透蓋的三維示意圖。

圖14 是本實用新型所述的上平臺的二維示意圖。

圖15 是本實用新型所述的下平臺的三維示意圖。

圖中 1-下平臺，2-第一內(nèi)六角螺釘，3-下虎克鉸，4-第二內(nèi)六角螺釘，5-電動缸，6-第三內(nèi)六角螺釘，7-上虎克鉸，8-第四內(nèi)六角螺釘，9-上平臺，10-下傳動軸叉，11-第五內(nèi)六角螺釘，12-第六內(nèi)六角螺釘，13-第一滾針軸承，14-第一軸承套，15-第一透蓋，16-第一十字軸，17-下萬向節(jié)叉，18-第二軸承套，19-第二滾針軸承，20,-第二透蓋，21-第三軸承套，22-第三滾針軸承，23-第三透蓋，24-第四軸承套，25-第四滾針軸承，26-第四透蓋，27-上萬向節(jié)叉，28-第七內(nèi)六角螺釘，29-第八內(nèi)六角螺釘，30-第五滾針軸承，31-第五軸承套，32-第五透蓋，33-第二十字軸，34-上傳動軸叉，35-第六軸承套，36-第六滾針軸承，37-第六透蓋，38-第七軸承套，39-第七滾針軸承，40-第七透蓋，41-第八軸承套，42-第八滾針軸承，43-第八透蓋，44-步進電機，45-傳動箱，46-第四安裝孔，47-第五安裝孔，48-直線作動器，49-下萬向節(jié)叉內(nèi)圓面，50-下萬向節(jié)叉外平面，51-第二安裝孔，52-下傳動軸叉內(nèi)圓面，53-下傳動軸叉外平面，54-第三安裝孔，55-上傳動軸叉內(nèi)圓面，56-上傳動軸叉外平面，57-第六安裝孔，58-上萬向節(jié)叉內(nèi)圓面，59-上萬向節(jié)叉外平面，60-第七安裝孔， 61-十字軸第一外表面，62-十字軸第二外表面，63-十字軸第三外表面，64-十字軸第四外表面， 65-軸承套大端面，66-軸承套外圓面，67-軸承套小端面，68-軸承套內(nèi)圓面，69-透蓋大端面，70-透蓋小端面，71- 第八安裝孔，72-第九安裝孔，73-第一安裝孔，74-六角螺栓，75-第一六角螺母，76-下平臺本體，77-第二六角螺母。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1所示，本種小型六自由度并聯(lián)運動平臺主要由下平臺1，第一內(nèi)六角螺釘2，下虎克鉸3，第二內(nèi)六角螺釘4，電動缸5，第三內(nèi)六角螺釘6，上虎克鉸7，第四內(nèi)六角螺釘8，上平臺9組成，其具體組成結(jié)構(gòu)為：

下虎克鉸為完全對稱結(jié)構(gòu)，由下傳動軸叉10，第五內(nèi)六角螺釘11，第六內(nèi)六角螺釘12，第一滾針軸承13，第一軸承套14，第一透蓋15，第一十字軸16，下萬向節(jié)叉17，第二軸承套18，第二滾針軸承19，第二透蓋20，第三軸承套21，第三滾針軸承22，第三透蓋23，第四軸承套24，第四滾針軸承25，第四透蓋26等組成。

下虎克鉸各部分連接關(guān)系為：下萬向節(jié)叉17作為支撐載體，其內(nèi)圓面49與第一軸承套14的外圓面66間隙配合，其外平面50與軸承套14的大端面65配合接觸，下萬向節(jié)叉17與軸承套14之間采用第五內(nèi)六角螺釘11連接。第一軸承套內(nèi)圓面68與第一滾針軸承13外圓面過盈配合。第一滾針軸承13內(nèi)圓面與第一十字軸16的第一外表面61間隙配合。第一滾針軸承13的端面與第一透蓋15的小端面70接觸配合，第一透蓋15的大端面69與第一軸承套14的小端面67接觸配合，第一透蓋15與第一軸承套14之間采用第六內(nèi)六角螺釘12連接。由于該部件為完全對稱結(jié)構(gòu)，因此以中心線Ⅰ為對稱中心，下萬向節(jié)叉17與第二軸承套18，第二滾針軸承19，第二透蓋20，十字軸第二外表面的裝配關(guān)系與第一軸承套14，第一滾針軸承13，第一透蓋15的裝配關(guān)系完全相同，不再贅述。下傳動軸叉10的內(nèi)圓面52與第三軸承套21的外圓面66配合接觸，其外平面53與第三軸承套21的大端面65配合接觸，下傳動軸叉10與第三軸承套21之間采用第五內(nèi)六角螺釘11連接。第三軸承套內(nèi)圓面68與第三滾針軸承22外圓面過盈配合。第三滾針軸承22內(nèi)圓面與第一十字軸16的第三外表面63間隙配合。第三滾針軸承22的端面與第三透蓋23的小端面70接觸配合，第三透蓋23的大端面69與第三軸承套的小端面67接觸配合，第三透蓋23與第三軸承套21之間采用第六內(nèi)六角螺釘12連接。由于結(jié)構(gòu)的對稱性，因此以中心線Ⅱ為對稱中心，下傳動軸叉10與第四軸承套24，第四滾針軸承25，第四透蓋26的裝配關(guān)系與第三軸承套21，第三滾針軸承22，第三透蓋23，十字軸第四外表面的裝配關(guān)系相同，不再贅述。

下虎克鉸裝配完畢后，下萬向節(jié)叉和下傳動軸叉可以繞著第一十字軸產(chǎn)生兩個垂直方向的自由度的轉(zhuǎn)動。

上虎克鉸為完全對稱結(jié)構(gòu)，由上萬向節(jié)叉27，第七內(nèi)六角螺釘28，第八內(nèi)六角螺釘29，第五滾針軸承30，第五軸承套31，第五透蓋32，第二十字軸33，上傳動軸叉34，第六軸承套35，第六滾針軸承36，第六透蓋37，第七軸承套38，第七滾針軸承39，第七透蓋40，第八軸承套41，第八滾針軸承42，第八透蓋43等組成。

上虎克鉸各部分連接關(guān)系為：由于上虎克鉸與下虎克鉸結(jié)構(gòu)高度類似，因此在裝配關(guān)系中只需將下虎克鉸中的下萬向節(jié)叉替換為上萬向節(jié)叉，將下傳動軸叉替換為上傳動軸叉即可。此處不再贅述。

上虎克鉸裝配完畢后，上萬向節(jié)叉和上傳動軸叉可以繞著第二十字軸產(chǎn)生兩個垂直方向的自由度的轉(zhuǎn)動。

電動缸由步進電機44，傳動箱45，直線作動器48等組成。步進電機作為驅(qū)動元件，發(fā)送指令脈沖，通過傳動箱減速增扭，將運動傳遞至直線作動器，實現(xiàn)電動缸的往復(fù)直線運動。

下平臺1主要由六角螺栓74，第一六角螺母75，下平臺本體76，第二六角螺母77組成。其中第一六角螺母75，下平臺本體76，第二六角螺母77主要用來保持平臺整體的穩(wěn)定性，并且能夠調(diào)節(jié)下平臺的高度，便于運移。

上平臺作為測試物體的載體，用以進行平臺六個自由度的實現(xiàn)，通過第九安裝孔72將被測物體固定在上平臺上。

裝配時，先將下虎克鉸3與電動缸5通過第三、第四安裝孔54、46使用第二內(nèi)六角螺釘4連接起來，再將電動缸5與上虎克鉸7通過第五、第六安裝孔47、57使用第三內(nèi)六角螺釘6連接起來，裝配完畢后，再用第二內(nèi)六角螺釘4通過第一、第二安裝孔將下平臺1與下虎克鉸3連接起來，最后用第四內(nèi)六角螺釘8將上平臺9與上虎克鉸7相連，實現(xiàn)平臺的整體組裝。如果需要搭載測試物體，可通過第九安裝孔72安裝在上平臺9上。

將下平臺固定，即為固定平臺，利用下虎克鉸將下平臺與電動缸底端連接，利用上虎克鉸將電動缸頂端與上平臺連接。下平臺作為整個裝置的基礎(chǔ)，起到支撐作用；上、下虎克鉸作為旋轉(zhuǎn)部件，實現(xiàn)上平臺在不同角度下的運動傳遞；電動缸采用步進電機驅(qū)動滾珠絲杠的運動傳遞形式，實現(xiàn)六個支鏈的往復(fù)直線運動；上平臺為被測物體的載體，同時也是整套裝置的運動實現(xiàn)部分。

本實用新型的工作原理為：通過六個電動缸的直線運動與上、下萬向節(jié)的旋轉(zhuǎn)運動相配合，實現(xiàn)上平臺在六個自由度上的任意位姿變換。

本實用新型的工作過程如下：六個步進電機接受脈沖指令后，按照一定的方向和速度轉(zhuǎn)動，通過電動缸的傳動箱內(nèi)的齒輪副減速增扭后將運動傳遞給滾珠絲杠，螺母副將絲杠的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，帶動伸縮桿完成往復(fù)直線運動。通過上、下萬向節(jié)的旋轉(zhuǎn)配合運動，帶動上平臺完成平移、橫滾、俯仰及偏航等動作，實現(xiàn)動平臺在空間六個自由度的運動。該裝置的工作特點是運行速度和加速度可調(diào)，無需位置反饋便可以實現(xiàn)運動位置的精確控制。

應(yīng)用時，將所有零件裝配完畢，并將小型六自由度并聯(lián)運動平臺與控制系統(tǒng)連接后，檢查無誤，開始運行。步進電機44接受脈沖指令后，按照一定的方向和速度轉(zhuǎn)動，通過傳動箱45減速增扭后將運動傳遞直線作動器47，完成將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的運動轉(zhuǎn)換，通過直線作動器47以及上虎克鉸7和下虎克鉸3的配合運動，帶動上平臺9完成三個方向的平移運動及橫滾，俯仰及偏航等三個旋轉(zhuǎn)運動，以及它們的復(fù)合運動，實現(xiàn)動平臺在空間六個自由度的運動。每次運動完成后，平臺需運動到初始的中位位置，為下次試驗做準(zhǔn)備。