本發(fā)明涉及一種推力萬向關(guān)節(jié)軸承，尤其涉及一種可用于多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承重的推力萬向關(guān)節(jié)軸承。

背景技術(shù)：

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是一種可以模擬載人設(shè)備運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種裝置，例如模擬汽車、船、飛行器等，目前市場上已有多個(gè)設(shè)備解決方案。

現(xiàn)有裝置的傳動(dòng)技術(shù)是利用直線電機(jī)的組合機(jī)構(gòu)，通過一個(gè)電機(jī)控制一個(gè)維度的伸縮運(yùn)動(dòng)，形成平臺(tái)的多自由度運(yùn)動(dòng)，其利用傳動(dòng)結(jié)構(gòu)本身的力量，來承受平臺(tái)上的重量，托起平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)有的三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)利用三點(diǎn)支撐平臺(tái)，支撐桿可做直線運(yùn)動(dòng)，通過控制三個(gè)支撐桿之間配合運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)前后、左右、上下三個(gè)維度的控制化運(yùn)動(dòng)，配合視覺效果可以達(dá)到模擬運(yùn)動(dòng)的目的。

三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)已在影院、游戲、游樂場等多種領(lǐng)域廣泛使用。

三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的主要缺點(diǎn)：

1.平臺(tái)自身體積、重量大，不便于運(yùn)輸、安裝及維護(hù)。

2.平臺(tái)需配備大型座椅等設(shè)備，整體高度及占地面積都比較高。

3.主要實(shí)現(xiàn)前后左右兩個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)，上下幅度很小，且無法實(shí)現(xiàn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)功能。

4.因?yàn)樾枰郊痈吖β黍?qū)動(dòng)從而會(huì)帶來較大的機(jī)械噪音。

目前已有六自由度平臺(tái)，其能夠?qū)崿F(xiàn)更加精細(xì)的運(yùn)動(dòng)控制，以及少量的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。但現(xiàn)階段的這種六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)都是大型笨重的設(shè)備，各方面成本很高，不利于個(gè)人使用或個(gè)性化定制，對運(yùn)動(dòng)模擬設(shè)備的多領(lǐng)域普及產(chǎn)生了一定的制約。

若需要多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上所有物體的重量，全部由一處結(jié)構(gòu)來負(fù)重，則需要一種特殊的推力萬向關(guān)節(jié)軸承，將重力分擔(dān)給其他結(jié)構(gòu)，這樣才能實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向擺動(dòng)及旋轉(zhuǎn)功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種推力萬向關(guān)節(jié)軸承，實(shí)現(xiàn)多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向擺動(dòng)及旋轉(zhuǎn)功能的同時(shí)且不負(fù)重。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

第一種推力萬向關(guān)節(jié)軸承，包括軸圈和座圈；其特殊之處是，還包括平面推力軸承組件；所述平面推力軸承組件包括滾珠及保持架、下墊、設(shè)置在推力萬向關(guān)節(jié)軸承座圈下底面的上軌道、設(shè)置在下墊上底面的下軌道；所述平面推力軸承組件的下墊的下底面與承重平臺(tái)固連。

為減小摩擦力，第二種推力萬向關(guān)節(jié)軸承，在第一種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)上，還可包括滾珠組件；所述推力萬向關(guān)節(jié)軸承的座圈內(nèi)側(cè)面為多棱錐面；所述滾珠組件包括設(shè)置在多棱錐面的每個(gè)面上的滾珠坑、設(shè)置在每個(gè)滾珠坑內(nèi)的滾珠；多個(gè)滾珠位于同一平面且分別與推力萬向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。

為減小摩擦力，第三種推力萬向關(guān)節(jié)軸承，在第一種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)上，還可包括滾柱組件；所述推力萬向關(guān)節(jié)軸承的座圈內(nèi)側(cè)面為多棱錐面；所述滾珠組件包括設(shè)置在多棱錐面的每個(gè)面上的滾柱坑、設(shè)置在每個(gè)滾柱坑內(nèi)的滾柱；多個(gè)滾柱位于同一平面，橫向排列且分別與推力萬向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。

第四種推力萬向關(guān)節(jié)軸承，包括軸圈和座圈；其特殊之處是：還包括滾珠組件；所述推力萬向關(guān)節(jié)軸承的座圈內(nèi)側(cè)面為多棱錐面；所述滾珠組件包括設(shè)置在多棱錐面的每個(gè)面上的滾珠坑、設(shè)置在每個(gè)滾珠坑內(nèi)的滾珠；多個(gè)滾珠位于同一平面且分別與推力萬向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明推力萬向關(guān)節(jié)軸承，將普通的推力萬向關(guān)節(jié)軸承和平面推力軸承相結(jié)合，同時(shí)增加滾珠組件或滾柱組件，從而實(shí)現(xiàn)了大負(fù)重條件下多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的承重，避免多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向擺動(dòng)及旋轉(zhuǎn)功能的同時(shí)還需驅(qū)動(dòng)負(fù)重的技術(shù)問題，現(xiàn)減小電機(jī)的負(fù)重，從而降低電機(jī)功率，使設(shè)備小型化，最終降低材料、制造、運(yùn)輸?shù)雀鞣矫娉杀尽?/p>

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一種及第二種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的外形圖；

圖2是本發(fā)明第一種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的分解剖視圖；

圖3是本發(fā)明第二種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的分解剖視圖；

圖4是本發(fā)明第三種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的外形圖；

圖5是圖4的分解圖

圖6是本發(fā)明第三種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的剖視圖；

圖7是本發(fā)明第四種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的立體圖；

圖8是圖7的分解圖；

圖9是本發(fā)明第四種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的剖視圖；

圖10是本發(fā)明第四種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的分解剖視圖；

圖11是本發(fā)明應(yīng)用于三角推桿方案多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明應(yīng)用于單推桿方案多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用的結(jié)構(gòu)示意圖

圖13是圖11和圖12中萬向伸縮聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及牽引平臺(tái)的示意圖；

圖14是采用滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)的牽引組件示意圖；

圖15是旋轉(zhuǎn)電機(jī)及萬向伸縮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本發(fā)明應(yīng)用于采用兩個(gè)電動(dòng)絲杠滑軌的多維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17是兩個(gè)電動(dòng)絲杠滑軌、牽引平臺(tái)及萬向伸縮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18是承重支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19是圖16中推力萬向關(guān)節(jié)軸承、承重平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；2-承重平臺(tái)；3-運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿；4-承重支架；5-承重基礎(chǔ)；6-牽引電機(jī)；7-旋轉(zhuǎn)電機(jī)；8-滾珠絲杠副；81-螺母；82-絲杠；9-萬向伸縮聯(lián)軸器；10-牽引平臺(tái)；11-電動(dòng)絲桿滑軌；12-滑塊；13-滑軌；14-推力萬向關(guān)節(jié)軸承；15-座圈；16-軸圈；17-第一滾珠；18-保持架；19-下墊；20-下軌道；21-上軌道；22-多棱錐面；23-第二滾珠；24-滾柱。

具體實(shí)施方式

推力萬向關(guān)節(jié)軸承有四種結(jié)構(gòu)：

如圖2所示，第一種推力萬向關(guān)節(jié)軸承包括軸承座、軸圈16、座圈15、平面推力軸承組件；軸圈為半球面軸圈，平面推力軸承組件包括第一滾珠17及保持架18、下墊19、設(shè)置在推力萬向關(guān)節(jié)軸承座圈下底面的上軌道21、設(shè)置在下墊上底面的下軌道20；平面推力軸承組件的下墊19的下底面與承重平臺(tái)2固連。

如圖3，第二種推力萬向關(guān)節(jié)軸承與第一種的區(qū)別是軸圈為多半球面軸圈。

如圖4、圖5、和圖6，第三種推力萬向關(guān)節(jié)軸承包括軸圈16、座圈15、滾柱組件及平面推力軸承組件；推力萬向關(guān)節(jié)軸承的座圈內(nèi)側(cè)面為多棱錐面22；滾柱組件包括設(shè)置在多棱錐面的每個(gè)面上的滾柱坑、設(shè)置在每個(gè)滾柱坑內(nèi)的滾柱；多個(gè)滾柱位于同一平面、橫向排列且分別與推力萬向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。平面推力軸承組件與第一種推力萬向關(guān)節(jié)軸承的平面推力軸承組件結(jié)構(gòu)相同。

如圖7、圖8、圖9和圖10，第四種推力萬向關(guān)節(jié)軸承包括軸圈16、座圈15及滾珠組件；推力萬向關(guān)節(jié)軸承的座圈內(nèi)側(cè)面為多棱錐面22；滾珠組件包括設(shè)置在多棱錐面22的每個(gè)面上的滾珠坑、設(shè)置在每個(gè)滾珠坑內(nèi)的第一滾珠17；多個(gè)滾珠位于同一平面且分別與推力萬向關(guān)節(jié)軸承的軸圈的外球面接觸。

本發(fā)明所應(yīng)用的基于支架承重的可實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)及自由搖擺的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括支撐單元和牽引單元。支撐單元包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1、推力萬向關(guān)節(jié)軸承14、承重平臺(tái)2、運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿3及承重支架4；牽引單元包括萬向伸縮聯(lián)軸器9、旋轉(zhuǎn)電機(jī)7、牽引平臺(tái)10以及至少一個(gè)牽引組件；

運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿3的上端固定于推力萬向關(guān)節(jié)軸承14的軸圈16內(nèi)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1下底面與推力萬向關(guān)節(jié)軸承關(guān)節(jié)軸圈上端面固連；推力萬向關(guān)節(jié)軸承的座圈或者下墊或者軸承座與承重平臺(tái)固連。

承重平臺(tái)2通過承重支架4設(shè)置在承重基礎(chǔ)上，運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿的下端通過萬向伸縮聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端連接；旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在牽引平臺(tái)上；牽引組件的一端連接在牽引平臺(tái)上，另一端連接在承重支架上，用于調(diào)整牽引平臺(tái)的傾角。

牽引組件有兩種不同方案。

第一種方案采用電動(dòng)滾珠絲杠副，包括一個(gè)或兩個(gè)或三個(gè)牽引組件，當(dāng)采用兩個(gè)牽引組件時(shí)，兩個(gè)牽引組件的牽引方向或牽引方向的投影呈90°夾角；當(dāng)采用三個(gè)牽引組件時(shí)，任意兩個(gè)牽引單元的牽引方向之間的夾角相等或者牽引方向投影之間的夾角為120°。

牽引組件包括牽引電機(jī)6、滾珠絲杠副8；牽引電機(jī)與承重支架鉸接，牽引電機(jī)輸出軸與滾珠絲杠副的絲杠固連；滾珠絲杠副的螺母與牽引平臺(tái)鉸接。

第二種方案采用電動(dòng)絲桿滑軌，包括兩種結(jié)構(gòu)：

當(dāng)電動(dòng)絲桿滑軌為一個(gè)時(shí)，牽引組件為電動(dòng)絲桿滑軌11，其滑軌13固定在承重支架或承重基礎(chǔ)上，其滑塊12與牽引平臺(tái)固定。

當(dāng)電動(dòng)絲桿滑軌為兩個(gè)個(gè)時(shí)，第一個(gè)電動(dòng)絲桿滑軌的滑軌固定在承重支架或承重基礎(chǔ)上；第二個(gè)電動(dòng)絲桿滑軌的滑軌固定在第一個(gè)牽引組件的滑塊上，其滑塊與牽引平臺(tái)固定，該兩個(gè)電動(dòng)絲桿滑軌的夾角為90°。

萬向伸縮聯(lián)軸器包括內(nèi)軸和外套，外套的上端與運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)牽引桿固連，內(nèi)軸的下端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端連接，外套下端面設(shè)置有多邊形凹孔，內(nèi)軸的上端部為多邊形柱體，多邊形柱體與多邊形凹孔相匹配，多邊形柱體可在多邊形凹孔內(nèi)自由滑動(dòng)。