[發明專利]一種三平移并聯機構多維激振臺

無效

• 申請號: 200710021688.1
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101050994A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 馬履中;仲棟華
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明專利涉及振動試驗技術領域，特指一種三平移并聯機構多維激振臺，用三自由度并聯機構平臺作為主體，使用單向激振器做為驅動源的一種并聯機構激振臺。在三條支鏈中分別安裝有三個單向激振器作為驅動源，控制三個單向激振器按一定規律運動即能使動平臺產生空間三自由度任意波形的平移振動，可應用于中、小型機械振動測試領域。

背景技術

隨著對產品，尤其是航空航天產品可靠性要求的提高，作為可靠性試驗關鍵設備的振動試驗系統的發展顯得越來越重要，振動試驗技術現已廣泛應用在汽車、電力、建筑、電子、機床、造船等各行各業。振動臺試驗作為一種檢驗產品可靠性、動強度的有效手段，已被廣泛應用于試驗產品的性能考核和動強度鑒定中，如：

1、在建筑設計中使用振動臺模擬地震開展相關基礎和應用研究，不斷提高對工程結構破壞機理的認識，建立更合理的設計理論和方法，提高結構抗御災害的能力，從而最大限度地減少生命和財產損失。

2、用于精密儀器的性能測試。如：微型衛星、微型陀螺、微加速計等微型機械，普遍是結構尺寸小、剛度差，加工與測量十分困難，并且，它們裝配后的整體性能測試更加困難。由于這些器件的靜態、動態諸多特性直接影響產品的性能，所以，對其進行機械性能測試是一項非常重要的工作。

目前市場上的激振臺不能實現多維同時激勵振動，不能實現任意波形的輸出等問題。而許多試驗件，如航空航天，船舶和汽車的試驗件，所處的振動環境并不是單自由度，而是多自由度的，所以采用傳統的激振臺不能實現真實的振動環境。

三自由度并聯機構激振臺采用三自由度并聯機構平臺，并使用單向激振器作為驅動源，僅用單層平臺就能實現多個方向同時激勵的振動，而且可以同時輸出任意波形的激勵振動。

目前國內外對并聯機構激振臺的研究還非常少，查詢到的專利如：CN1526483僅局限于柔性微型激振平臺，還沒有學者去研究中，小型的并聯機構振動平臺。本發明專利解決了中、小型機械振動試驗問題。

發明內容

本發明的目的是要提供一種可實現空間三平移的激振臺，能夠有效的用單層機構實現一維、二維、三維的平移激振，來滿足中、小型機械振動測試用的激振平臺問題。

一種三平移并聯機構多維激振臺，由三條支鏈、一個動平臺及一個靜平臺組成，三條支鏈相互垂直正交布置，每條支鏈的結構相同，由一個移動副(P)和兩個萬向節(U)組成，移動副一端連接于靜平臺，另一端連接第一個萬向節；與移動副相連的萬向節的另一端連接第二個萬向節，與第一個萬向節相連的第二個萬向節的另一端則與動平臺相連，且支鏈的初始位置為直線布置。由于每一個萬向節都可以看成由兩個相鄰且軸線相互垂直的轉動副(R)組成，故3-PUU機構可以等效看作3-PRRRR機構。對于分支中含雙萬向節的并聯機構，此時雙萬向節的連接布置對動平臺的運動規律影響是很大的，如果其等效3-PRRRR機構中間兩個轉動副的轉動軸線相互平行或相互垂直，機構的運動性質完全不同。對于中間兩轉動副為相互平行的3-PUU機構能實現三維移動，而中間兩轉動副為相互垂直時，機構的運動十分復雜。本發明涉及的是中間兩轉動副為相互平行的3-PUU并聯機構激振臺，即其等效機構為3-P⊥R⊥R//R⊥R。

本發明的優點在于：

(1)該三維純平移并聯機構結構簡單，其輸入-輸出關系均為解析解，運動學、動力學分析求解相對容易；

(2)該機構具有結構簡單、剛度大、工作空間大、動態性能好、無支鏈干涉等優點；

(3)該三自由度并聯激振臺能實現三個方向同時激振，能輸出任意的三維激振波形。

(4)該三自由度并聯激振臺運動精度高，易于控制，能實現更真實的振動環境；

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明的并聯機構激振臺結構圖。

如圖所示，圖中標號分別代表：1——靜平臺，2——動平臺，A₀，B₀，C₀——移動副(P)，A₁，B₁，C₁，A₂，B₂，C₂——萬向節(U)。

具體實施方式

如圖1所示，本發明專利由三條相同的支鏈、一個動平臺及一個靜平臺組成，每條支鏈均由一個移動副(P)和兩個萬向節(U)組成，三條支鏈在初始位置為垂直正交布置。通過對該機構的運動特性分析可以知該機構能夠實現空間三個方向的平移輸出運動，而且其運動正反解都有解析解，控制較容易。