本發(fā)明屬于試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，涉及氣浮結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)設(shè)備，尤其涉及一種水平多自由度氣浮隨動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

隨著航天航空技術(shù)的發(fā)展，人類登上太空已成為現(xiàn)實(shí)，在太空領(lǐng)域，設(shè)備和機(jī)械均處于失重狀態(tài)，與有地球引力的環(huán)境有很大的差異，但是航天航空設(shè)備輸送成本和運(yùn)轉(zhuǎn)成本很高，對(duì)成功率有嚴(yán)格的控制，要求成功率為百分之百，所以航天航空設(shè)備用零件除了正常的強(qiáng)度和硬度以及配合關(guān)系的檢測(cè)外，還需在失重模擬狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)和測(cè)試，以保證后續(xù)在太空領(lǐng)域?qū)嶋H運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和可靠性，目前也有一些失重模擬的試驗(yàn)設(shè)備，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且多是一維模擬，與實(shí)際的失重模擬或微重力模擬還是有一定的差異，不能實(shí)現(xiàn)全方位的失重模擬，且模擬的空間有一定的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種可實(shí)現(xiàn)多維度的隨動(dòng)式氣浮裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種水平多自由度氣浮隨動(dòng)裝置，包括運(yùn)動(dòng)件、氣浮底托和運(yùn)動(dòng)裝置，所述運(yùn)動(dòng)件設(shè)在所述氣浮底托的正上方且二者相對(duì)設(shè)置，所述氣浮底托上表面的面積大于所述運(yùn)動(dòng)件下表面的面積，所述運(yùn)動(dòng)件上設(shè)有位置傳感器，所述位置傳感器與控制中心連接，所述運(yùn)動(dòng)裝置設(shè)在所述氣浮底托的下方并驅(qū)動(dòng)所述氣浮底托運(yùn)動(dòng)，所述氣浮底托與所述運(yùn)動(dòng)件保持隨動(dòng)；

所述運(yùn)動(dòng)裝置包括可驅(qū)動(dòng)所述氣浮底托沿水平方向上互相垂直的兩個(gè)軸移動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)裝置包括可驅(qū)動(dòng)所述氣浮底托沿所述所述氣浮底托的豎直中心線旋轉(zhuǎn)，所述運(yùn)動(dòng)裝置與控制中心連接。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)動(dòng)裝置為車載機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)動(dòng)裝置包括固定臺(tái)，所述固定臺(tái)設(shè)在所述氣浮底托的下方且二者固定連接，所述運(yùn)動(dòng)裝置還包括直線電機(jī)、底座、絲母、絲杠，所述直線電機(jī)通過(guò)絲母、絲杠結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述固定臺(tái)沿平面內(nèi)的一個(gè)軸移動(dòng)，所述直線電機(jī)固定在所述底座上，所述底座設(shè)在所述固定臺(tái)的兩側(cè)，所述底座下方設(shè)有大底板，所述大底板與所述底座通過(guò)軌道滑動(dòng)連接，所述軌道與所述絲杠垂直設(shè)置，所述底座由氣缸驅(qū)動(dòng)，所述氣缸設(shè)在所述大底板上，所述大底板的下端居中設(shè)有支架且二者轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述大底板的下端面設(shè)有大齒輪、小齒輪和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)固定在支架上，所述大齒輪與所述大底板固定連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與所述大齒輪配合的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述氣浮底托的外圈設(shè)有閉環(huán)式圍擋，所述圍擋的高度高于所述運(yùn)動(dòng)件的下端面高度，所述圍擋的內(nèi)側(cè)設(shè)有緩沖墊。

進(jìn)一步的，所述位置傳感器包括直線位移傳感器和角位移傳感器。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)動(dòng)件的下端面或所述運(yùn)動(dòng)裝置的上單面均與設(shè)有多個(gè)噴氣孔。

進(jìn)一步的，所述多個(gè)噴氣孔圓周均與且從內(nèi)到外成多圈設(shè)置，外圈的噴氣孔直徑大于內(nèi)圈的噴氣孔直徑。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)動(dòng)件由外接動(dòng)力件驅(qū)動(dòng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明設(shè)置在失重試驗(yàn)室內(nèi)，運(yùn)動(dòng)件在動(dòng)力的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下可任意運(yùn)動(dòng)，通過(guò)位置傳感器的監(jiān)控，氣浮底托隨運(yùn)動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)下一起運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)一個(gè)平面內(nèi)兩個(gè)互相垂直軸線的移動(dòng)和任意角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足多維運(yùn)動(dòng)需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)任意方向的隨動(dòng)，為模擬失重狀態(tài)或者微重力狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)件的任意運(yùn)動(dòng)提供了充足的條件，檢測(cè)效果更接近航天航空運(yùn)行狀態(tài)下的環(huán)境，試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定可靠，取代了原本的價(jià)格昂貴的大理石氣浮平臺(tái)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，更加適用于空間大型仿真模擬。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明一種水平多自由度氣浮隨動(dòng)裝置俯視的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種水平多自由度氣浮隨動(dòng)裝置仰視的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明運(yùn)動(dòng)件的仰視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-運(yùn)動(dòng)件；2-氣浮底托；3-運(yùn)動(dòng)裝置；；31-固定臺(tái)；32-直線電機(jī)；33-底座；34-絲母；35-絲杠；36-線軌；37-氣缸；38-大底板；381-支架；382-大齒輪；383-小齒輪；384-轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)；4-外接動(dòng)力件；5-圍擋；6-緩沖墊；7-位置傳感器；8-噴氣孔。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過(guò)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明為一種水平多自由度氣浮隨動(dòng)裝置，包括運(yùn)動(dòng)件1、氣浮底托2和運(yùn)動(dòng)裝置3，運(yùn)動(dòng)件1設(shè)在氣浮底托2的正上方且二者相對(duì)設(shè)置，氣浮底托2上表面的面積大于運(yùn)動(dòng)件1下表面的面積，運(yùn)動(dòng)件1上設(shè)有位置傳感器7，位置傳感器7與控制中心連接，運(yùn)動(dòng)裝置3設(shè)在氣浮底托2的下方并驅(qū)動(dòng)氣浮底托2運(yùn)動(dòng)，氣浮底托2與運(yùn)動(dòng)件1保持隨動(dòng)；氣浮底托2可以隨動(dòng)，就可以采用比運(yùn)動(dòng)件1下端面稍微大點(diǎn)的氣浮底托即可，如果不采用隨動(dòng)裝置，要設(shè)置面積足夠大的氣浮平臺(tái)，對(duì)平面的水平度要求特別高，目前多采用大理石氣浮平臺(tái)，但是足夠大面積的大理石需要進(jìn)行拼接，拼接過(guò)程中需要設(shè)置高度調(diào)節(jié)裝置，保證整個(gè)上表面的水平度，加工精度要求高，成本相對(duì)特別高，高大企業(yè)無(wú)法承受的程度，所以氣浮測(cè)試裝置的應(yīng)用受到一定的限制，氣浮底托2隨動(dòng)后可大大減少平臺(tái)面積的設(shè)置，進(jìn)而大大降低了成本；更優(yōu)選地，氣浮底托2水平設(shè)置，運(yùn)動(dòng)裝置3包括可驅(qū)動(dòng)氣浮底托2沿水平方向上互相垂直的兩個(gè)軸移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)裝置3包括可驅(qū)動(dòng)氣浮底托2沿氣浮底托2的豎直中心線旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)裝置3與控制中心連接，運(yùn)動(dòng)件1在驅(qū)動(dòng)件的作用下任意運(yùn)動(dòng)，位置傳感器7對(duì)運(yùn)動(dòng)件1的位置變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)并及時(shí)將信號(hào)反饋到控制中心，進(jìn)而控制運(yùn)動(dòng)裝置3實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，更優(yōu)選地，位置傳感器7包括直線位移傳感器和角位移傳感器，可同時(shí)反饋直線偏差信號(hào)和角度偏差信號(hào)，精確高更高，檢測(cè)結(jié)果更可靠；更優(yōu)選地，氣浮底托2和運(yùn)動(dòng)件1相互獨(dú)立設(shè)置。

優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)裝置3為車載機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置方便，成本低。

優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)裝置3包括固定臺(tái)31，固定臺(tái)31設(shè)在氣浮底托2的下方且二者固定連接，運(yùn)動(dòng)裝置3還包括直線電機(jī)32、底座33、絲母34、絲杠35，直線電機(jī)32通過(guò)絲母34、絲杠35結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)固定臺(tái)31沿平面內(nèi)的一個(gè)軸移動(dòng)，直線電機(jī)32固定在底座33上，底座33設(shè)在固定臺(tái)31的兩側(cè)，底座33下方設(shè)有大底板38，大底板38與底座33通過(guò)軌道36滑動(dòng)連接，軌道36與絲杠35垂直設(shè)置，底座33由氣缸37驅(qū)動(dòng)，氣缸37設(shè)在大底板38上，大底板38的下端居中設(shè)有支架381且二者轉(zhuǎn)動(dòng)連接，大底板38的下端面設(shè)有大齒輪382、小齒輪383和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)384，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)384固定在支架381上，大齒輪382與大底板38固定連接，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)384驅(qū)動(dòng)與大齒輪382配合的小齒輪383轉(zhuǎn)動(dòng)，此結(jié)構(gòu)多采用市購(gòu)品，采購(gòu)方便，成本低，而且采購(gòu)周期短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠。

優(yōu)選地，氣浮底托2的外圈設(shè)有閉環(huán)式圍擋5，圍擋5的高度高于運(yùn)動(dòng)件1的下端面高度，圍擋5的內(nèi)側(cè)設(shè)有緩沖墊6，保證運(yùn)動(dòng)件1的自由運(yùn)動(dòng)空間，同時(shí)防止被碰傷，圍擋5與運(yùn)動(dòng)裝置3固定連接，可隨氣浮底托2一起運(yùn)動(dòng)，保證被防護(hù)的范圍。

優(yōu)選地，如圖3所示，運(yùn)動(dòng)件1的下端面或運(yùn)動(dòng)裝置3的上單面均與設(shè)有多個(gè)噴氣孔8；更優(yōu)選地，多個(gè)噴氣孔8圓周均與且從內(nèi)到外成多圈設(shè)置，外圈的噴氣孔8直徑大于內(nèi)圈的噴氣孔8的直徑，模擬不均勻受力狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)變化，相當(dāng)于運(yùn)動(dòng)件1本身帶有動(dòng)力源，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)裝置，也可以設(shè)置外接動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)件1由外接動(dòng)力件4驅(qū)動(dòng)，外接動(dòng)力件4與氣浮底托2相互獨(dú)立設(shè)置，驅(qū)動(dòng)方式多樣化，滿足不同運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)需求，外接動(dòng)力件4在豎直方向?qū)\(yùn)動(dòng)件1不產(chǎn)生作用力，只在水平方向?qū)\(yùn)動(dòng)件1進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，保證了運(yùn)動(dòng)件1在豎直方向在處理失重或者微重力狀態(tài)下。

在實(shí)際的使用過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)件1可在外接動(dòng)力件4作用下進(jìn)行任意方向的運(yùn)動(dòng)，也可通過(guò)運(yùn)動(dòng)件1下端設(shè)置的噴氣孔8向下噴氣實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)件1的驅(qū)動(dòng)，或者通過(guò)氣浮底托2上端面的噴氣孔8向上噴氣實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)，無(wú)論采用哪種方式驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)件1的運(yùn)動(dòng)方向是不固定的，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，位置傳感器7對(duì)運(yùn)動(dòng)件1的直線位移和角度變化同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并及時(shí)將信號(hào)反饋到控制中心，然后控制中心驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置3帶動(dòng)氣浮底托2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)裝置3可通過(guò)直線電機(jī)32通過(guò)絲母34和絲杠35的傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)氣浮底座實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)氣缸37驅(qū)動(dòng)底座33實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)互相垂直的兩個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，大底板38由轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)384驅(qū)動(dòng)小齒輪383和大齒輪382實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣浮底托2任意角度的旋轉(zhuǎn)，為防止運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)范圍過(guò)大，設(shè)置圍擋5，并在圍擋5的內(nèi)圈設(shè)置緩沖墊6，可保證運(yùn)動(dòng)件1的設(shè)定的失重范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且可能起到模擬障礙物的作用，整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)互相垂直的兩軸運(yùn)動(dòng)和角度旋轉(zhuǎn)，滿足了運(yùn)動(dòng)件1在模擬失重下不定向運(yùn)動(dòng)的需求。

以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。