專利名稱：基于4-rps空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及地震模擬器，具體涉及一種基于4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地 震模擬器。
背景技術(shù)：
地震是一種不可避免的自然災(zāi)害，認(rèn)識地震、預(yù)防地震、震中自救是人類面對的共 同課題，尤其對我國這種地震頻發(fā)國家。地震模擬器是模仿地震真實發(fā)生的系統(tǒng)，是進行地 震科普教育的良好載體，讓參與者從體驗地震中了解和學(xué)會如何避免災(zāi)難、如何自救，學(xué)習(xí) 各種地震的科學(xué)知識，以提高防災(zāi)減災(zāi)意識。當(dāng)前市場上有很多種地震模擬器，但是由于本身結(jié)構(gòu)特點的限制，只在一定場合 適用。如由于機動性不足，地震模擬器多是固定在地震教育場館，受眾面很?。灰话愕牡卣?模擬器多采用縱向和橫向兩套運動機構(gòu)或采用六自由度運動平臺，液壓驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 附屬裝置龐大、控制精度低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種基于4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬 器，該地震模擬器為車載式，結(jié)構(gòu)簡單，機動靈活，控制準(zhǔn)確，可以廣泛用于學(xué)校、社區(qū)的流 動地震科普宣傳。本實用新型的技術(shù)解決方案是該車載式地震模擬器包括裝載車、控制臺、模擬屋 和4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)，在裝載車的駕駛室的后部安裝控制臺，在裝載車的后部車身上通 過4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)安裝模擬屋，控制臺聯(lián)動4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)，整體構(gòu)成車載式地震 模擬器。其中，裝載車的駕駛室后部安裝控制臺，副駕駛座椅向后旋轉(zhuǎn)180度面對控制臺， 控制臺預(yù)先設(shè)置地震模擬運動模型，操作者由控制臺輸入地震震級、裂度、地震波形式、持 續(xù)時間等參數(shù)修正地震運動模型，4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)運動模擬3-8級地震效果，同時控制 臺控制音響系統(tǒng)，形成立體的地震模擬環(huán)境。其中，在裝載車的后部車身下方安裝四個可伸縮立柱，模擬器工作時立柱放下，立 柱支撐車身成為定平臺。其中，模擬屋由木質(zhì)板和泡沫板等材質(zhì)混合制成，其內(nèi)兼有廚房和衛(wèi)生間，包括煤 氣灶、電燈、餐桌、多用柜以及其它雜物等。其中，在模擬屋外安裝活動梯。其中，4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)包括四個相同的RPS運動鏈和定平臺及動平臺，立柱 支撐車身成為定平臺，在定平臺上安裝四個RPS運動鏈，四個RPS運動鏈在定平臺上呈長方 形分布，四個RPS運動鏈的上方共連接動平臺，四個RPS運動鏈在動平臺下方呈長方形分 布，動平臺的上方固聯(lián)模擬屋。其中，RPS運動鏈的R表示轉(zhuǎn)動副，P表示移動副，S表示球面副，RPS運動鏈包括球鉸鏈、連桿、方形螺母、絲杠、支架、伺服電機和鉸鏈座，支架通過銷連接鉸鏈座，鉸鏈座固 定在定平臺上，形成轉(zhuǎn)動副；伺服電機固定在支架上，伺服電機通過聯(lián)軸器連接絲杠，方形 螺母通過螺紋連接絲杠，同時方形螺母卡在支架的長方槽內(nèi)，支架的長方槽側(cè)壁和絲杠中 心線平行，當(dāng)伺服電機旋轉(zhuǎn)時，方形螺母在支架的長方槽內(nèi)延長方槽側(cè)壁作往復(fù)直線運動， 形成移動副；方形螺母上固聯(lián)連桿，連桿上部的球鉸鏈連接球鉸鏈座，球鉸鏈座安裝在動平 臺上，形成球面副。其中，轉(zhuǎn)動副的中心和電機軸心線、絲杠軸心線、方形螺母的內(nèi)螺紋軸心線、連桿 軸心線以及球面副的中心共線，支架的長方槽側(cè)壁和以上中心線平行。當(dāng)車載式地震模擬器行駛到某一特定場所，停穩(wěn)車輛，放下立柱；模擬時，副駕駛 座椅向后旋轉(zhuǎn)180度面對控制臺，供操作者使用，由控制臺輸入地震震級、裂度、地震波形 式、持續(xù)時間等參數(shù)修正地震運動模型，4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)運動模擬3-8級地震效果，同 時控制臺控制音響系統(tǒng)，形成立體的地震模擬環(huán)境。本實用新型具有以下優(yōu)點1、一般地震模擬器相對平衡位置的最大位移在 士8cm，經(jīng)運動分析，4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的工作空間呈近似蘑菇狀，近似蘑菇狀的工作空間 足以覆蓋最大位移量，相對使用較多的縱向和橫向兩套運動機構(gòu)或六自由度運動平臺，其 結(jié)構(gòu)被大大簡化；2、運動鏈結(jié)構(gòu)巧妙，使用支架作為伺服電機支撐的同時，利用支架上的長 方槽限制螺母的轉(zhuǎn)動，使絲杠螺母的運動副變成移動副，相對由油缸的伸縮運動形成的移 動副，沒有液壓站等龐大附屬裝置，不光結(jié)構(gòu)簡單，而且控制準(zhǔn)確；3、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、 控制準(zhǔn)確，顯著的機動性，可以廣泛用于學(xué)校、社區(qū)等人群集中場所的流動地震科普宣傳。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1的RPS運動鏈結(jié)構(gòu)示意圖圖中1裝載車，2控制臺，3模擬屋，4動平臺，54-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)，6定平臺，7活 動梯，8立柱，9球鉸鏈，10連桿，11方形螺母，12絲杠，13聯(lián)軸器，14支架，15伺服電機，16 銷，17鉸鏈座。
具體實施方式
如圖1、2所示，該車載式地震模擬器包括裝載車1、控制臺2、模擬屋3和4-RPS 空間并聯(lián)機構(gòu)5，在裝載車1的駕駛室的后部安裝控制臺2，在裝載車1的后部車身上通過 4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)5安裝模擬屋3，控制臺2聯(lián)動4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)5，整體構(gòu)成車載式 地震模擬器。其中，裝載車1的駕駛室后部安裝控制臺2，副駕駛座椅向后旋轉(zhuǎn)180度面對控制 臺，控制臺預(yù)先設(shè)置地震模擬運動模型，操作者由控制臺輸入地震震級、裂度、地震波形式、 持續(xù)時間等參數(shù)修正地震運動模型，4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)5運動模擬3-8級地震效果，同時 控制臺控制音響系統(tǒng)，形成立體的地震模擬環(huán)境。其中，在裝載車1的后部車身下方安裝四個可伸縮立柱8，模擬器工作時立柱放 下，立柱8支撐車身成為定平臺6。其中，模擬屋3由木質(zhì)板和泡沫板等材質(zhì)混合制成，其內(nèi)兼有廚房和衛(wèi)生間，包括
4煤氣灶、電燈、餐桌、多用柜以及其它雜物等。其中，在模擬屋3外安裝活動梯7。其中，4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)5包括四個相同的RPS運動鏈和定平臺6及動平臺4， 立柱8支撐車身成為定平臺6，在定平臺6上安裝四個RPS運動鏈，四個RPS運動鏈在定平 臺上呈長方形分布，四個RPS運動鏈的上方共連接動平臺4，四個RPS運動鏈在動平臺下方 呈長方形分布，動平臺4的上方固聯(lián)模擬屋3。其中，RPS運動鏈的R表示轉(zhuǎn)動副，P表示移動副，S表示球面副，RPS運動鏈包括 球鉸鏈9、連桿10、方形螺母11、絲杠12、支架14、伺服電機15和鉸鏈座17，支架14通過銷 16連接鉸鏈座17，鉸鏈座17固定在定平臺6上，形成轉(zhuǎn)動副；伺服電機15固定在支架14 上，伺服電機15通過聯(lián)軸器13連接絲杠12，方形螺母11通過螺紋連接絲杠12，同時方形 螺母11卡在支架14的長方槽內(nèi)，支架14的長方槽側(cè)壁和絲杠12中心線平行，當(dāng)伺服電機 15旋轉(zhuǎn)時，方形螺母11在支架14的長方槽內(nèi)延長方槽側(cè)壁作往復(fù)直線運動，形成移動副； 方形螺母11上固聯(lián)連桿10，連桿10上部的球鉸鏈9連接球鉸鏈座，球鉸鏈座安裝在動平臺 4上，形成球面副。其中，轉(zhuǎn)動副的中心和電機軸心線、絲杠軸心線、方形螺母的內(nèi)螺紋軸心線、連桿 軸心線以及球面副的中心共線，支架的長方槽側(cè)壁和以上中心線平行。當(dāng)車載式地震模擬器行駛到某一特定場所，停穩(wěn)車輛，放下立柱8 ；模擬時，副駕 駛座椅向后旋轉(zhuǎn)180度面對控制臺2，操作者由控制臺輸入地震震級、裂度、地震波形式、持 續(xù)時間等參數(shù)修正地震運動模型，4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)5運動模擬3-8級地震效果，同時控 制臺控制音響系統(tǒng)，形成立體的地震模擬環(huán)境。
權(quán)利要求基于4 RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬器，其特征在于該車載式地震模擬器包括裝載車(1)、控制臺(2)、模擬屋(3)和4 RPS空間并聯(lián)機構(gòu)(5)，在裝載車(1)的駕駛室的后部安裝控制臺(2)，在裝載車(1)的后部車身上通過4 RPS空間并聯(lián)機構(gòu)(5)安裝模擬屋(3)，控制臺(2)聯(lián)動4 RPS空間并聯(lián)機構(gòu)(5)，整體構(gòu)成車載式地震模擬器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬器，其特征在于 其中，在裝載車(1)的后部車身下方安裝四個可伸縮立柱(8)，模擬器工作時立柱放下，立 柱(8)支撐車身成為定平臺(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬器，其特征在于 其中，在模擬屋(3)外安裝活動梯(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬器，其特征在于 其中，4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)(5)包括四個相同的RPS運動鏈和定平臺(6)及動平臺(4)，立 柱(8)支撐車身成為定平臺(6)，在定平臺(6)上安裝四個RPS運動鏈，四個RPS運動鏈在 定平臺上呈長方形分布，四個RPS運動鏈的上方共連接動平臺(4)，四個RPS運動鏈在動平 臺下方呈長方形分布，動平臺(4)的上方固聯(lián)模擬屋(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬器，其特征在于 其中，RPS運動鏈包括球鉸鏈(9)、連桿(10)、方形螺母(11)、絲杠(12)、支架(14)和伺服電 機(15)，支架(14)通過銷(16)連接鉸鏈座(17)，鉸鏈座(17)固定在定平臺(6)上，形成轉(zhuǎn) 動副；伺服電機(15)固定在支架(14)上，伺服電機(15)通過聯(lián)軸器(13)連接絲杠(12)， 方形螺母(11)通過螺紋連接絲杠(12)，同時方形螺母(11)卡在支架(14)的長方槽內(nèi)，支 架(14)的長方槽側(cè)壁和絲杠(12)中心線平行，當(dāng)伺服電機(15)旋轉(zhuǎn)時，方形螺母(11)在 支架(14)的長方槽內(nèi)延長方槽側(cè)壁作往復(fù)直線運動，形成移動副；方形螺母(11)上固聯(lián)連 桿(10)，連桿(10)上部的球鉸鏈(9)連接球鉸鏈座，球鉸鏈座安裝在動平臺(4)上，形成球 面副。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬器，其特征在于 其中，轉(zhuǎn)動副的中心和電機軸心線、絲杠軸心線、方形螺母的內(nèi)螺紋軸心線、連桿軸心線以 及球面副的中心共線，支架的長方槽側(cè)壁和以上中心線平行。
專利摘要本實用新型公開了一種基于4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)的車載式地震模擬器，該車載式地震模擬器包括裝載車(1)、控制臺(2)、模擬屋(3)和4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)(5)，在裝載車(1)的駕駛室的后部安裝控制臺(2)，在裝載車(1)的后部車身上通過4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)(5)安裝模擬屋(3)，控制臺(2)聯(lián)動4-RPS空間并聯(lián)機構(gòu)(5)，整體構(gòu)成車載式地震模擬器。該地震模擬器為車載式，結(jié)構(gòu)簡單，機動靈活，控制準(zhǔn)確，可以廣泛用于學(xué)校、社區(qū)的流動地震科普宣傳。
文檔編號G09B9/00GK201673627SQ20102018069
公開日2010年12月15日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者劉遠(yuǎn)偉, 支前鋒, 李伯奎, 王玲, 鄭紹元 申請人:淮陰工學(xué)院