一種含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)的制作方法
【專利摘要】一種含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)，其包括定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接這兩個(gè)平臺(tái)的三個(gè)驅(qū)動(dòng)分支。該三個(gè)分支均為結(jié)構(gòu)，每個(gè)分支都包含一個(gè)平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈和一個(gè)空間四連桿連接子鏈。平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈中的滑塊通過移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，并通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的一端相連接，該連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與連架桿中部連接，該連架桿的一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)連接?？臻g四連桿連接子鏈中的兩根連架桿的一端通過第一球副、第二球副與上述驅(qū)動(dòng)子鏈連架桿的另一端連接，該兩個(gè)連架桿的另一端通過第三球副、第四球副與動(dòng)平臺(tái)連接。本發(fā)明具有可折疊，工作空間大，承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于各種車輛、艦船等的運(yùn)動(dòng)模擬。
【專利說明】一種含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別是一種并聯(lián)搖擺臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]自并聯(lián)機(jī)構(gòu)問世以來，運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)一直是其最成功的應(yīng)用技術(shù)之一。隨著現(xiàn)代仿真技術(shù)的迅速發(fā)展，運(yùn)動(dòng)模擬臺(tái)的技術(shù)也得到快速的發(fā)展，同時(shí)人們對(duì)它的要求也越來越高。近幾十年來，并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬臺(tái)中被研究最多、產(chǎn)品最多的就是六自由度并聯(lián)平臺(tái)，尤其是著名的Stewart平臺(tái)，但是在很多情況下，車輛、艦船等的模擬并不需要六自由度，比如模擬車輛在道路的運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往只需要三到四個(gè)自由度便可以滿足要求，此時(shí)采用六自由度模擬平臺(tái)便造成了不必要的浪費(fèi)?？臻g少自由度并聯(lián)平臺(tái)與傳統(tǒng)的六自由度并聯(lián)平臺(tái)相比，具有驅(qū)動(dòng)元件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造和控制的成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)。然而對(duì)于一些重型載荷場(chǎng)合，我們需要具有完全相同分支、結(jié)構(gòu)對(duì)稱，具有向同性的對(duì)稱少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，這樣便可以使得機(jī)構(gòu)的受力性能好，承載能力強(qiáng)。中國(guó)發(fā)明專利CN200710064987.3提出了一種具有兩轉(zhuǎn)一移的新型三自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)有四條驅(qū)動(dòng)支鏈，且每條支鏈的結(jié)構(gòu)相同，其具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱，運(yùn)動(dòng)副簡(jiǎn)單，工作空間大等優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)的承載能力不大；中國(guó)發(fā)明專利CN200810051086.5提出了 一種三自由度運(yùn)動(dòng)模擬臺(tái)，該發(fā)明重心低，承載能力強(qiáng)，但是此模擬臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作空間??；中國(guó)發(fā)明專利CN201210135821.7提出一種具有高靈活性的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)兩維轉(zhuǎn)動(dòng)和一維移動(dòng)，但是其不足在于三個(gè)驅(qū)動(dòng)分支不對(duì)稱布置，結(jié)構(gòu)的受力性能不好，不能承受很大的負(fù)載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種具有可折疊，占用體積小，工作空間大，承載能力強(qiáng)的含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明主要包括定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接這兩個(gè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)驅(qū)動(dòng)分支。三個(gè)分支均為PRRR4S結(jié)構(gòu)，且呈均勻?qū)ΨQ布置，每個(gè)分支都包含一個(gè)平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈和一個(gè)空間四連桿連接子鏈。其中，平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈中的滑塊為直線驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)子，通過移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，并通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的一端連接，該連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與連架桿的中部連接，該連架桿的一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)連接?？臻g四連桿連接子鏈中的第一連架桿和第二連架桿的一端分別通過第一球副、第二球副與上述平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈的連架桿的另一端連接，該第一和第二連架桿的另一端分別通過第三球畐O、第四球副與動(dòng)平臺(tái)連接。上述空間四連桿連接子鏈中的兩個(gè)連架桿長(zhǎng)度相等，且空間四連桿機(jī)構(gòu)在初始位姿下呈平面等腰梯形布置。
[0006]所述平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈的直線驅(qū)動(dòng)器根據(jù)負(fù)載情況可以是液壓缸導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)、電機(jī)絲杠滑塊機(jī)構(gòu)或者直線電機(jī)。[0007]所述平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈的滑塊可以用雙連桿結(jié)構(gòu)代替，驅(qū)動(dòng)器可以采用電動(dòng)缸或者液壓缸進(jìn)行代替。
[0008]所述空間四連桿連接子鏈中的第一球副、第二球副可以同時(shí)替換為一對(duì)萬向副。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0010]1、可折疊，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間?。?br> [0011]2、工作空間大，不容易產(chǎn)生奇異位形；
[0012]3、可實(shí)現(xiàn)兩轉(zhuǎn)一移耦合運(yùn)動(dòng)；
[0013]4、對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具有6個(gè)支撐桿，受力性能好且承載能力強(qiáng)，可應(yīng)用于各種車輛、艦船特別是重型裝備的運(yùn)動(dòng)模擬。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的立體示意簡(jiǎn)圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的立體示意簡(jiǎn)圖；
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的立體示意簡(jiǎn)圖；
[0017]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4的立體示意簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]在圖1所示的一種含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)示意圖中，三個(gè)分支均為PRRR4S結(jié)構(gòu)，且呈均勻?qū)ΨQ布置，每個(gè)分支都包含一個(gè)平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈和一個(gè)空間四連桿連接子鏈。平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈中的滑塊2為直線驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)子，通過移動(dòng)副P與定平臺(tái)I連接，并通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副R1與連桿3的一端連接，該連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R2與連架桿4的中部連接，連架桿的一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R3連接在定平臺(tái)的內(nèi)圈。空間四連桿連接子鏈中的第一連架桿5和第二連架桿6的一端分別通過第一球副S1、第二球副S2與上述平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈的連架桿的另一端連接，該第一和第二連架桿的另一端分別通過第三球副S3、第四球副S4與動(dòng)平臺(tái)7連接。
[0020]實(shí)施例2
[0021]在圖2所示的一種含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)示意圖中，三個(gè)相同分支的驅(qū)動(dòng)子鏈的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副R1連接在定平臺(tái)I的內(nèi)圈，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R3連接在定平臺(tái)的外圈，使得連桿4向平臺(tái)內(nèi)分布，其它部件和連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0022]實(shí)施例3
[0023]在圖3所示的一種含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)示意圖中，三個(gè)分支均為
結(jié)構(gòu)，且呈均勻?qū)ΨQ布置，每個(gè)分支都包含一個(gè)平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈和一個(gè)空間
四連桿連接子鏈。平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈中的連架桿2為直線驅(qū)動(dòng)器的定子，其下端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副R1與定平臺(tái)I連接，其上端通過移動(dòng)副P與連桿3的一端連接，該連桿為直線驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)子，該連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副R2與連架桿4的中部連接，該連架桿的一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R3與定平臺(tái)連接?？臻g四連桿連接子鏈中的第一連架桿5和第二連架桿6的一端分別通過第一球副S1、第二球副S2與上述平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈的連架桿的另一端連接，該第一和第二連架桿的另一端分別通過第三球副S3、第四球副S4與動(dòng)平臺(tái)7連接。[0024]實(shí)施例4
[0025]在圖4所示的一種含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)示意圖中，三個(gè)相同分支的驅(qū)動(dòng)子鏈的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副R1連接在定平臺(tái)I的內(nèi)圈，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副R3連接在定平臺(tái)I的外圈，使得連桿4向平臺(tái)內(nèi)分布，其它部件和連接關(guān)系與實(shí)施例3相同。
【權(quán)利要求】
1.一種含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)，主要包括定平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接這兩個(gè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)相同的三個(gè)驅(qū)動(dòng)分支，其特征在于:所述三個(gè)驅(qū)動(dòng)分支均為PRRR4S結(jié)構(gòu)，且呈均勻?qū)ΨQ布置，每個(gè)分支都包含一個(gè)平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈和一個(gè)空間四連桿連接子鏈，其中，平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈中的滑塊為直線驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)子，通過移動(dòng)副與定平臺(tái)連接，并通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與連桿的一端連接，該連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與連架桿的中部連接，該連架桿的一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與定平臺(tái)連接，空間四連桿連接子鏈中的第一連架桿和第二連架桿的一端分別通過第一球副、第二球副與上述平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈的連架桿的另一端連接，該第一和第二連架桿的另一端分別通過第三球副、第四球副與動(dòng)平臺(tái)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)，其特征在于:所述平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈的直線驅(qū)動(dòng)器根據(jù)負(fù)載情況采用液壓缸導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)、電機(jī)絲杠滑塊機(jī)構(gòu)或者直線電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)，其特征在于:所述平面四連桿驅(qū)動(dòng)子鏈的滑塊采用雙連桿結(jié)構(gòu)代替，驅(qū)動(dòng)器采用電動(dòng)缸或者液壓缸進(jìn)行代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)，其特征在于:所述空間四連桿連接子鏈中的兩個(gè)連架桿長(zhǎng)度相等，且空間四連桿機(jī)構(gòu)在初始位姿下呈平面等腰梯形布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的含有閉環(huán)子鏈的三自由度并聯(lián)搖擺臺(tái)，其特征在于:所述空間四連桿連接子鏈中的第一球副、第二球副用一對(duì)萬向副替換。
【文檔編號(hào)】G09B25/00GK104021718SQ201410181224
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】趙鐵石, 何勇, 李二偉, 李忠杰 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)