[發(fā)明專利]一種三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210182195.7
• 申請(qǐng)日: 2012-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102750850A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪振宇;許致華;張志旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)民航大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B9/20
• 分類號(hào): G09B9/20
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種由一個(gè)兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)與一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

全任務(wù)飛行模擬機(jī)上的駕駛艙通常由Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)空間六自由度的運(yùn)動(dòng)，但是該機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是工作空間小、運(yùn)動(dòng)正解困難、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。隨著中國(guó)低空領(lǐng)域的開(kāi)放，通用航空必將快速發(fā)展，因此直升機(jī)、私人飛機(jī)駕駛員的培訓(xùn)需求以及對(duì)飛行模擬機(jī)的需求也會(huì)快速增長(zhǎng)。若飛行模擬駕駛艙僅有三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的運(yùn)動(dòng)，依然可以使駕駛員感受到飛機(jī)姿態(tài)的變化。

為此，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)第200610102017.3號(hào)中公開(kāi)了一種空間非對(duì)稱兩自由度轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是采用兩條結(jié)構(gòu)相同的UPS支鏈(U代表虎克鉸，P代表移動(dòng)副，S代表球鉸)來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)平臺(tái)，并且該驅(qū)動(dòng)方式需要將電機(jī)固定在運(yùn)動(dòng)支鏈上，因此增加了運(yùn)動(dòng)支鏈的質(zhì)量，所以不利于實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)高速運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體高度低，承載能力高等優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由一個(gè)兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)360°轉(zhuǎn)動(dòng)自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而構(gòu)成；其中兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺(tái)、位于靜平臺(tái)上方的動(dòng)平臺(tái)和連接在靜平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間的一條約束支鏈和兩條驅(qū)動(dòng)支鏈；所述的約束支鏈由靜平臺(tái)連接支座和虎克鉸組成，其中靜平臺(tái)連接支座垂直設(shè)置，下端固定在靜平臺(tái)的表面中部，虎克鉸連接在靜平臺(tái)連接支座的上端和動(dòng)平臺(tái)底面之間；兩條驅(qū)動(dòng)支鏈均由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、移動(dòng)副、虎克鉸、連桿和球鉸組成，其中兩個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分別固定在靜平臺(tái)的表面一側(cè)，每個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上安裝有一個(gè)移動(dòng)副，虎克鉸連接在移動(dòng)副的上端和連桿的下端之間，而球鉸則連接在連桿的上端和動(dòng)平臺(tái)底面之間；并且三條支鏈與動(dòng)平臺(tái)的連接點(diǎn)呈等腰三角形分布，其中約束支鏈與動(dòng)平臺(tái)的連接點(diǎn)為等腰三角形上長(zhǎng)度相等的兩條邊的頂點(diǎn)，其余兩條驅(qū)動(dòng)支鏈與動(dòng)平臺(tái)的連接點(diǎn)為等腰三角形其余兩個(gè)頂點(diǎn)；所述的360°轉(zhuǎn)動(dòng)自由度機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)軸承構(gòu)成，其中工作臺(tái)由位于上端的臺(tái)面和連接在臺(tái)面底面中部的支撐桿組成，并且支撐桿下端通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承貫穿連接在動(dòng)平臺(tái)的中部，因此工作臺(tái)能夠進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的兩條驅(qū)動(dòng)支鏈上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)平行或不平行設(shè)置。

所述的支座到兩導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7之間的距離相等。

所述的三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括三臺(tái)電機(jī)，其中一臺(tái)電機(jī)與工作臺(tái)上支撐桿的下端相連，其余兩臺(tái)電機(jī)分別通過(guò)滾珠絲杠與兩條驅(qū)動(dòng)支鏈上的兩個(gè)移動(dòng)副相接。

本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；由于兩條驅(qū)動(dòng)支鏈的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與靜平臺(tái)固連，所以該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，易實(shí)現(xiàn)高速；由于兩條驅(qū)動(dòng)支鏈中的連桿為二力桿，所以該機(jī)構(gòu)承載能力高。若用于驅(qū)動(dòng)飛行模擬駕駛艙運(yùn)動(dòng)，與Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，可以大大降低飛行模擬機(jī)的生產(chǎn)和維護(hù)成本，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度混聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由一個(gè)兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)和一個(gè)360°轉(zhuǎn)動(dòng)自由度機(jī)構(gòu)串聯(lián)而構(gòu)成；其中兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺(tái)8、位于靜平臺(tái)8上方的動(dòng)平臺(tái)10和連接在靜平臺(tái)8和動(dòng)平臺(tái)10之間的一條約束支鏈和兩條驅(qū)動(dòng)支鏈；所述的約束支鏈由靜平臺(tái)連接支座3和虎克鉸2組成，其中靜平臺(tái)連接支座3垂直設(shè)置，下端固定在靜平臺(tái)8的表面中部，虎克鉸2連接在靜平臺(tái)連接支座3的上端和動(dòng)平臺(tái)10底面之間；兩條驅(qū)動(dòng)支鏈均由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7、移動(dòng)副6、虎克鉸5、連桿4和球鉸1組成，其中兩個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7分別固定在靜平臺(tái)8的表面一側(cè)，每個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7上安裝有一個(gè)移動(dòng)副6，虎克鉸5連接在移動(dòng)副6的上端和連桿4的下端之間，而球鉸1則連接在連桿4的上端和動(dòng)平臺(tái)10底面之間；并且三條支鏈與動(dòng)平臺(tái)10的連接點(diǎn)呈等腰三角形分布，其中約束支鏈與動(dòng)平臺(tái)10的連接點(diǎn)為等腰三角形上長(zhǎng)度相等的兩條邊的頂點(diǎn)，其余兩條驅(qū)動(dòng)支鏈與動(dòng)平臺(tái)10的連接點(diǎn)為等腰三角形其余兩個(gè)頂點(diǎn)；所述的360°轉(zhuǎn)動(dòng)自由度機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)9和轉(zhuǎn)臺(tái)軸承12構(gòu)成，其中工作臺(tái)9由位于上端的臺(tái)面和連接在臺(tái)面底面中部的支撐桿組成，并且支撐桿下端通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承12貫穿連接在動(dòng)平臺(tái)10的中部，因此工作臺(tái)9能夠進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的兩條驅(qū)動(dòng)支鏈上的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7平行或不平行設(shè)置。