一種電動三自由度運動模擬機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種模擬機構(gòu)，具體涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)快速、能根據(jù)要求進行運動模擬、能精確控制運動的三自由度運動模擬機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]運動模擬機構(gòu)在現(xiàn)今的生活應(yīng)用越來越廣泛，在最初并聯(lián)機構(gòu)一直被應(yīng)用于各種模擬器，例如飛行模擬器，汽車駕駛模擬器，還有后來的動感游戲模擬器。而以往的運動模擬機構(gòu)多用液壓伺服缸來進行運動控制，并且體積都比較大，而且液壓伺服缸可能會產(chǎn)生污染，也不便與維修，所以對使用會帶來許多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有的運動模擬機構(gòu)存在的問題，本實用新型的目的在于，提供一種電動三自由度模擬機構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種電動三自由度運動模擬機構(gòu)，包括底座板，底座板上均勻間隔分布有三個電動推桿，電動推桿的頂部通過球頭關(guān)節(jié)軸承安裝有頂板，電動推桿的底部安裝在轉(zhuǎn)動機構(gòu)上，轉(zhuǎn)動機構(gòu)可驅(qū)動電動推桿旋轉(zhuǎn)。
[0006]進一步地，所述的頂板包括上頂板和下頂板，在下頂板上開設(shè)有軸承孔，所述的球頭關(guān)節(jié)軸承裝配在軸承孔中，上頂板固定在下頂板上方。
[0007]進一步地，所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括設(shè)置在底座板上的步進電機，步進電機的輸出軸與電動推桿底部活動式連接。
[0008]進一步地，所述的底座板上固定設(shè)置有縱向截面為L形的支架，支架上開設(shè)有電機孔，所述的步進電機固定在電機孔中，步進電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與所述的電動推桿底部連接。
[0009]進一步地，所述的底座板上固定設(shè)置有固定板，固定板上平行設(shè)置一對立板，在立板上均開設(shè)有安裝孔;所述的兩個安裝孔中裝配有傳動軸，傳動軸活動式安裝在電動推桿底部，且傳動軸與聯(lián)軸器連接。
[0010]進一步地，所述的電動推桿的底部設(shè)置有傳動板，傳動板上開設(shè)有帶有卡鍵的通孔，所述的傳動軸穿過通孔設(shè)置，傳動軸上設(shè)置有與卡鍵配合的卡槽。
[0011]進一步地，所述的傳動軸的一端穿過其中一個安裝孔，在傳動軸的另一端上套裝有套筒，套筒通過滑動軸承安裝在另一個安裝孔上。
[0012]進一步地，所述的傳動軸外部套裝有擋板，擋板位于聯(lián)軸器與立板之間，并固定在立板上。
[0013]本實用新型具有以下技術(shù)特點:
[0014]本實用新型克服了現(xiàn)有的液壓缸伺服驅(qū)動系統(tǒng)的傳動精度低、油液污染、啟動慢、傳動效率低、密封性差、難查找損壞點的缺陷，該模擬機構(gòu)操控方便，結(jié)構(gòu)更加簡單，效率高，啟動快，可以精確地控制運動平臺的運動，同時便于維修和維護。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為固定板部分的俯視圖；
[0017]圖3為固定板部分的斜俯視圖；
[0018]圖4為傳動軸的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖5為電動推桿的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖6為支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖中標(biāo)號代表:I一底座板，2—套筒，3—傳動軸，3-1—卡鍵，4一固定板，4_1 一立板，4_2—安裝孔，5—聯(lián)軸器，6—支架，6_1—電機孔，7—步進電機，8一球頭關(guān)節(jié)軸承，9一上頂板，1—下頂板，11 一電動推桿，11-1 一傳動板，11-2—通孔，12—擋板。
【具體實施方式】
[0022]遵從上述技術(shù)方案，如圖1所示，本實用新型公開了一種電動三自由度運動模擬機構(gòu)，包括底座板I，底座板I上均勻間隔分布有三個電動推桿11，電動推桿11的頂部通過球頭關(guān)節(jié)軸承8安裝有頂板，電動推桿11的底部安裝在轉(zhuǎn)動機構(gòu)上，轉(zhuǎn)動機構(gòu)可驅(qū)動電動推桿11旋轉(zhuǎn)。
[0023]該三自由度模擬機構(gòu)主要包括電動推桿11和由電動推桿11驅(qū)動的頂板，頂板在三個電動推桿11的作用下可以在水平面中調(diào)整位置。三個電動推桿11均勻分布，是指在周向上每間隔120°分布一個電動推桿11，電動推桿11在電力的作用下，可以推動頂板運動。然而利用電動推桿11只能實現(xiàn)頂板兩個方向上的自由度，因此設(shè)置了轉(zhuǎn)動機構(gòu)，轉(zhuǎn)動機構(gòu)可以帶底用電動推桿11旋轉(zhuǎn)，電動推桿11旋轉(zhuǎn)可使頂板轉(zhuǎn)動，由此可實現(xiàn)三個方向上的自由度。
[0024]如圖1所示，頂板包括上頂板9和下頂板10，在下頂板10上開設(shè)有軸承孔，所述的球頭關(guān)節(jié)軸承8裝配在軸承孔中，上頂板9固定在下頂板10上方。
[0025]球頭關(guān)節(jié)軸承8可以實現(xiàn)點面連接，用于承載頂板，這樣可以實現(xiàn)電動推桿11頂端與頂板的活動式連接，滿足調(diào)整的要求。
[0026]具體地，轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括設(shè)置在底座板I上的步進電機7，步進電機7的輸出軸與電動推桿11底部活動式連接。利用步進電機7可以精確地控制轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，具體控制可利用計算機或控制器，能使不進電機驅(qū)動電動推桿11轉(zhuǎn)動到要求的位置。
[0027]至于電機的安裝方式，如圖6所示，底座板I上固定設(shè)置有縱向截面為L形的支架6，支架6上開設(shè)有電機孔6-1，所述的步進電機7固定在電機孔6-1中，步進電機7的輸出軸通過聯(lián)軸器5與所述的電動推桿11底部連接;聯(lián)軸器5可以保證步進電機7能平穩(wěn)地傳遞扭矩，同時還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。
[0028]為了更好地連接步進電機7與電動推桿11，如圖2、圖3所示，底座板I上固定設(shè)置有固定板4，固定板4上平行設(shè)置一對立板4-1，在立板4-1上均開設(shè)有安裝孔4-2 ；所述的兩個安裝孔4-2中裝配有傳動軸3，傳動軸3活動式安裝在電動推桿11底部，且傳動軸3與聯(lián)軸器5連接。利用傳動軸3能更好地與電動推桿11裝配，以達到更好控制電動推桿11的作用。
[0029]電動推桿11與傳動軸3的具體配合方式是，電動推桿11的底部設(shè)置有傳動板11-1，傳動板11-1上開設(shè)有帶有卡鍵3-1的通孔11-2，所述的傳動軸3穿過通孔11-2設(shè)置，傳動軸3上設(shè)置有與卡鍵3-1配合的卡槽。通過卡鍵3-1與卡槽的配合，使傳動軸3與電動推桿11之間緊固連接，當(dāng)傳動軸3轉(zhuǎn)動時，將帶動電動推桿11轉(zhuǎn)動，由此可利用步進電機7的轉(zhuǎn)動圈數(shù)來控制電動推桿11具體的轉(zhuǎn)動角度。傳動軸3的一端穿過其中一個安裝孔4-2，在傳動軸3的另一端上套裝有套筒2，套筒2通過滑動軸承安裝在另一個安裝孔4-2上。套筒2可以使傳動軸3的安裝更加穩(wěn)定，利于傳動軸3的轉(zhuǎn)動過程。傳動軸3外部套裝有擋板12，擋板12位于聯(lián)軸器5與立板4-1之間，并固定在立板4-1上；擋板12起到隔離作用，防止傳動軸3的轉(zhuǎn)動受到影響。
[0030]本機構(gòu)有三個自由度，分別為沿Z軸運動、繞X軸、Y軸轉(zhuǎn)動。
[0031]實際使用時，可以以底座板I的中心為原點，以其中任意一個步進電機7的軸向為X軸正方向，底座板I平面內(nèi)垂直X軸的方向為Y軸，垂直于X、Y軸為Z軸建立笛卡爾坐標(biāo)系。[0032 ]當(dāng)頂板沿Z軸向上運動時，三個步進電機7的輸出軸在X軸上左轉(zhuǎn)，使三個電動推桿11上端以Z軸為旋轉(zhuǎn)中心向內(nèi)傾斜，與此同時電動推桿11運作，推桿伸出將頂板向上頂起；
[0033]當(dāng)頂板繞Y軸旋轉(zhuǎn)時，在X軸上的步進電機7帶動傳動軸3向左轉(zhuǎn)動，使電動推桿11上端向內(nèi)傾斜，推桿收縮，與此同時另外兩個步進電機7的輸出軸向右轉(zhuǎn)動使電動推桿11上端向外運動、推桿伸長；
[0034]繞X軸旋動過程原理與繞Y軸相同。
【主權(quán)項】
1.一種電動三自由度運動模擬機構(gòu)，包括底座板(I)，其特征在于，所述的底座板(I)上均勻間隔分布有三個電動推桿(11)，電動推桿(11)的頂部通過球頭關(guān)節(jié)軸承(8)安裝有頂板，電動推桿(11)的底部安裝在轉(zhuǎn)動機構(gòu)上，轉(zhuǎn)動機構(gòu)可驅(qū)動電動推桿(11)旋轉(zhuǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的電動三自由度運動模擬機構(gòu)，其特征在于，所述的頂板包括上頂板(9)和下頂板(10)，在下頂板(10)上開設(shè)有軸承孔，所述的球頭關(guān)節(jié)軸承(8)裝配在軸承孔中，上頂板(9)固定在下頂板(10)上方。3.如權(quán)利要求1所述的電動三自由度運動模擬機構(gòu)，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括設(shè)置在底座板(I)上的步進電機(7)，步進電機(7)的輸出軸與電動推桿(11)底部活動式連接。4.如權(quán)利要求3所述的電動三自由度運動模擬機構(gòu)，其特征在于，所述的底座板(I)上固定設(shè)置有縱向截面為L形的支架(6)，支架(6)上開設(shè)有電機孔(6-1)，所述的步進電機(7)固定在電機孔(6-1)中，步進電機(7)的輸出軸通過聯(lián)軸器(5)與所述的電動推桿(11)底部連接。5.如權(quán)利要求4所述的電動三自由度運動模擬機構(gòu)，其特征在于，所述的底座板(I)上固定設(shè)置有固定板(4)，固定板(4)上平行設(shè)置一對立板(4-1)，在立板(4-1)上均開設(shè)有安裝孔(4-2);所述的兩個安裝孔(4-2)中裝配有傳動軸(3)，傳動軸(3)活動式安裝在電動推桿(11)底部，且傳動軸(3)與聯(lián)軸器(5)連接。6.如權(quán)利要求5所述的電動三自由度運動模擬機構(gòu)，其特征在于，所述的電動推桿(II)的底部設(shè)置有傳動板(11-1)，傳動板(11-1)上開設(shè)有帶有卡鍵(3-1)的通孔(11-2)，所述的傳動軸(3)穿過通孔(11-2)設(shè)置，傳動軸(3)上設(shè)置有與卡鍵(3-1)配合的卡槽。7.如權(quán)利要求5所述的電動三自由度運動模擬機構(gòu)，其特征在于，所述的傳動軸(3)的一端穿過其中一個安裝孔(4-2)，在傳動軸(3)的另一端上套裝有套筒(2)，套筒(2)通過滑動軸承安裝在另一個安裝孔(4-2)上。8.如權(quán)利要求5所述的電動三自由度運動模擬機構(gòu)，其特征在于，所述的傳動軸(3)夕卜部套裝有擋板(12)，擋板(12)位于聯(lián)軸器(5)與立板(4-1)之間，并固定在立板(4-1)上。
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動三自由度運動模擬機構(gòu)，包括底座板，底座板上均勻間隔分布有三個電動推桿，電動推桿的頂部通過球頭關(guān)節(jié)軸承安裝有頂板，電動推桿的底部安裝在轉(zhuǎn)動機構(gòu)上，轉(zhuǎn)動機構(gòu)可驅(qū)動電動推桿旋轉(zhuǎn)。本實用新型克服了現(xiàn)有的液壓缸伺服驅(qū)動系統(tǒng)的傳動精度低、油液污染、啟動慢、傳動效率低、密封性差、難查找損壞點的缺陷，該模擬機構(gòu)操控方便，結(jié)構(gòu)更加簡單，效率高，啟動快，可以精確地控制運動平臺的運動，同時便于維修和維護。
【IPC分類】G09B25/02
【公開號】CN205334855
【申請?zhí)枴緾N201620017473
【發(fā)明人】丁智勇, 陳豪, 周釗強, 李俊
【申請人】長安大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月8日