專利名稱：三自由度液壓伺服平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種適于模擬訓(xùn)練或仿真娛樂使用的空間三自由度液壓伺服平臺。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的三自由度液壓伺服平臺具有機座、固定聯(lián)接在機座上的承重座、支承座和十字關(guān)節(jié)，機座上裝有搖桿、前液壓缸、兩只側(cè)液壓缸、轉(zhuǎn)動鉸接連桿和動平臺，動平臺上裝有十字關(guān)節(jié)，組成三自由度的空間連桿機構(gòu)。
三自由度液壓伺服平臺前液壓缸的缸筒端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在機座的前側(cè)，前液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在動平臺的前側(cè)，在該十字關(guān)節(jié)的銷軸上同時安裝搖桿的一端，搖桿的另一端用銷軸安裝在支承座的前銷軸孔中，前液壓缸的軸線與機座水平面成某種角度。
三自由度液壓伺服平臺兩只側(cè)液壓缸的缸筒端分別用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，該十字關(guān)節(jié)固定安裝在機座的左右兩側(cè)，兩只液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，該十字關(guān)節(jié)相應(yīng)固定安裝在動平臺的左右兩側(cè)，側(cè)液壓缸的軸線與機座水平面成某種角度。
三自由度液壓伺服平臺的轉(zhuǎn)動鉸接連桿是由兩根連桿通過銷軸鉸接在一起，轉(zhuǎn)動鉸接連桿的上端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)安裝在動平臺上，下端用銷軸安裝在支承座的后軸孔中。
本實用新型液壓缸布置對稱，有四條轉(zhuǎn)動軸線，提高了動平臺的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性，在相同的伺服精度下，可以得到更高的模擬精度和仿真感；動平臺為框形結(jié)構(gòu)，可以作空間的三自由度運動，其上部可以承載各種模擬訓(xùn)練或仿真娛樂操作艙，模擬運動機械的前后俯仰、左右搖擺、上下顛簸和側(cè)彎等各種運動狀態(tài)。
圖1是三自由度液壓伺服平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是三自由度液壓伺服平臺的機構(gòu)原理圖。
圖3是三自由度液壓伺服平臺的轉(zhuǎn)動鉸接連桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是三自由度液壓伺服平臺的第一種十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是三自由度液壓伺服平臺的另一種十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
附
圖1、附圖3～5所示為示例性，而非限定性的?？紤]到本實用新型有多種結(jié)構(gòu)上的變型以及有些其它部件可以實現(xiàn)前述的發(fā)明目的，本實用新型的保護范圍應(yīng)由本專利的權(quán)利要求書來唯一確定。
前液壓缸6的缸筒端用銷軸12b聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)4b上，十字關(guān)節(jié)4b固定安裝在機座1的前側(cè)，前液壓缸6的活塞桿端用銷軸12a聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)4a上，十字關(guān)節(jié)4a固定安裝在動平臺5的前側(cè)，在該十字關(guān)節(jié)的銷軸12a上同時安裝搖桿3的一端，搖桿3的另一端用銷軸10a安裝在支承座9的前銷軸孔中，前液壓缸6的軸線與機座1水平面成某種角度。移動前液壓缸6的活塞桿，可以使搖桿3圍繞支承座前銷軸孔擺動。
兩只側(cè)液壓缸7的缸筒端分別用銷軸12d聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)4c上，十字關(guān)節(jié)4c對稱固定安裝在機座1的左右兩側(cè)，其活塞桿端用銷軸12c聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)4d上，十字關(guān)節(jié)4d對稱固定安裝在動平臺5的左右兩側(cè)，側(cè)液壓缸7的軸線與機座1水平面成某種角度，移動左右兩側(cè)的側(cè)液壓缸7的活塞桿，可以使動平臺5繞銷軸12a軸線上下擺動和繞十字關(guān)節(jié)4a與十字關(guān)節(jié)11的共同軸線左右擺動。
動平臺5為框架結(jié)構(gòu)，動平臺5上固定安裝有十字關(guān)節(jié)4a、4d和十字關(guān)節(jié)11，在機構(gòu)中作三自由度的運動，其上部可以承載各種模擬訓(xùn)練或仿真娛樂操作艙。
在機座1上固定安裝有承重座2。伺服平臺停止工作時，上部運動件落在承重座2上，保證整個機構(gòu)的靜態(tài)穩(wěn)定。
參見附圖2，由機座1、前液壓缸6、搖桿3、動平臺5組成搖桿機構(gòu)，當(dāng)前液壓缸6的活塞桿移動時，搖桿3可以繞轉(zhuǎn)動副B的Z向軸線擺動。由機座1、下連桿13、上連桿15、動平臺5組成的連桿機構(gòu)是從動機構(gòu)，十字關(guān)節(jié)(球銷副)11的X向軸線和十字關(guān)節(jié)(球銷副)4a的X向軸線構(gòu)成同一軸線，動平臺5可以繞該軸線在Y-Z平面內(nèi)左右擺動。在由機座1、前液壓缸6、搖桿3、動平臺5組成的搖桿機構(gòu)和由機座1、下連桿13、上連桿15、動平臺5組成的連桿機構(gòu)的Z向兩側(cè)，對稱安裝了由機座1、側(cè)液壓缸7、動平臺5的連桿機構(gòu)，當(dāng)側(cè)液壓缸7的活塞桿移動時，動平臺5既可以繞十字關(guān)節(jié)(球銷副)4a的Z向軸線上下擺動，還可以繞十字關(guān)節(jié)(球銷副)4a的X向軸線與十字關(guān)節(jié)(球銷副)11的X向軸線的共軸線左右擺動。因此，本機構(gòu)的自由度為3，可模擬運動機械的前后俯仰、左右搖擺、上下顛簸和側(cè)彎等各種運動狀態(tài)。
參見附圖3，轉(zhuǎn)動鉸接連桿是由上連桿15和下連桿13通過銷軸14鉸接在一起，上連桿15的上端用銷軸16聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)11上，十字關(guān)節(jié)11安裝在動平臺5上，下連桿的下端用銷軸10b安裝在支承座9的后軸孔中。轉(zhuǎn)動鉸接連桿8是完成姿態(tài)運動的從動件，其聯(lián)接并安裝在動平臺上的十字關(guān)節(jié)11與前液壓缸活塞桿端的十字關(guān)節(jié)4a形成了動平臺5左右擺動的軸線，保證了動平臺5的運動平穩(wěn)性。
十字關(guān)節(jié)是球銷副運動類部件，是實現(xiàn)機構(gòu)自由度的關(guān)鍵部件之一。參見附圖4，第一種十字關(guān)節(jié)4的結(jié)構(gòu)為中間是一矩形框架19，矩形框架19四壁有四個軸孔，四個軸孔呈十字分布，處于同一平面上。矩形框架的外側(cè)是關(guān)節(jié)座17，關(guān)節(jié)座17中有兩個軸孔，兩根銷軸18分別插入關(guān)節(jié)座17和矩形框架19上的軸孔。用銷軸12插入矩形框架上的另兩個軸孔，可與其它構(gòu)件聯(lián)接。
參見附圖5，另一種十字關(guān)節(jié)11的結(jié)構(gòu)為關(guān)節(jié)座20上有一個軸孔，軸孔內(nèi)裝有一根耳軸21，耳軸的另一端有一軸孔，軸孔的軸線垂直于耳軸的軸線，兩軸線處于同一平面上，用銷軸16插入軸孔中，可與上連桿15聯(lián)接。
權(quán)利要求1.一種三自由度液壓伺服平臺，其特征在于具有機座、固定聯(lián)接在機座上的承重座、支承座和十字關(guān)節(jié)，機座上裝有搖桿、前液壓缸、兩只側(cè)液壓缸、轉(zhuǎn)動鉸接連桿和動平臺，動平臺上裝有十字關(guān)節(jié)，組成了三自由度的空間連桿機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于前液壓缸的缸筒端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在機座的前側(cè)，前液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在動平臺的前側(cè)，在該十字關(guān)節(jié)的銷軸上同時安裝搖桿的一端，搖桿的另一端用銷軸安裝在支承座的前銷軸孔中，前液壓缸的軸線與機座水平面成某種角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于兩只側(cè)液壓缸的缸筒端分別用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，該十字關(guān)節(jié)固定安裝在機座的左右兩側(cè)，兩只液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，該十字關(guān)節(jié)相應(yīng)固定安裝在動平臺的左右兩側(cè)，側(cè)液壓缸的軸線與機座水平面成某種角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于轉(zhuǎn)動鉸接連桿是由兩根連桿通過銷軸鉸接在一起，轉(zhuǎn)動鉸接連桿的上端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)安裝在動平臺上，下端用銷軸安裝在支承座的后軸孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于第一種十字關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)為中間是中空的矩形框架，矩形框架四壁有四個軸孔，四個軸孔呈十字分布，處于同一平面上，矩形框架的外側(cè)是關(guān)節(jié)座，關(guān)節(jié)座中有兩個軸孔，兩根銷軸分別插入關(guān)節(jié)座和矩形框架上同一軸線的軸孔中，矩形框架上的另兩個同一軸線的軸孔中可插入銷軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于另一種十字關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)為關(guān)節(jié)座上有一個軸孔，軸孔內(nèi)裝有一根耳軸，耳軸的一端呈扁平狀，其上有一軸孔，軸孔的軸線垂直于耳軸的軸線，兩軸線處于同一平面上，軸孔中可插入銷軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于動平臺為框架結(jié)構(gòu)，動平臺上固定安裝有十字關(guān)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于當(dāng)前液壓缸伸縮時，動平臺圍繞支承座前銷軸孔的水平軸線擺動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于當(dāng)兩只側(cè)液壓缸伸縮長度相同時，動平臺圍繞前液壓缸活塞桿端的銷軸孔水平線擺動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的三自由度液壓伺服平臺，其特征在于當(dāng)側(cè)液壓缸伸縮長度不同時，動平臺圍繞安裝前液壓缸活塞桿端的十字關(guān)節(jié)銷軸孔與安裝轉(zhuǎn)動鉸接連桿上端的十字關(guān)節(jié)銷軸孔的共同軸線擺動。
專利摘要本實用新型三自由度液壓伺服平臺涉及的是一種適于模擬訓(xùn)練或仿真娛樂使用的空間三自由度液壓伺服平臺。結(jié)構(gòu)具有機座、固定聯(lián)接在機座上的承重座、支承座和十字關(guān)節(jié)，機座上裝有搖桿、前液壓缸、兩只側(cè)液壓缸、轉(zhuǎn)動鉸接連桿和動平臺，動平臺上裝有十字關(guān)節(jié)，組成了三自由度的空間連桿機構(gòu)。前液壓缸的缸筒端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在機座的前側(cè)，前液壓缸的活塞桿端用銷軸聯(lián)接在十字關(guān)節(jié)上，十字關(guān)節(jié)固定安裝在動平臺的前側(cè)，在該十字關(guān)節(jié)的銷軸上同時安裝搖桿的一端，搖桿的另一端用銷軸安裝在支承座的前銷軸孔中。兩只側(cè)液壓缸的活塞桿端和缸筒端通過十字關(guān)節(jié)分別固定在機座和動平臺的左右兩側(cè)。
文檔編號A63G31/00GK2539235SQ0222010
公開日2003年3月5日 申請日期2002年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者張寧, 張云沖, 范志中, 丁深 申請人:范志中