一种大位移六自由度振动台制造技术

本发明专利技术公开了一种大位移六自由度振动台，包含升降运动平台、前后水平振动平台、左右水平振动平台、前后摆动平台、左右摆动平台、回转振动平台，还包含：推动升降运动的电动缸、推动平台前后水平振动运动的电动缸、推动平台左右水平振动的电动缸、推动平台前后摆动的电动缸、推动平台左右摆动的电动缸、推动平台回转振动的电动缸；左右振动的水平滚轮、前后运动的水平滚轮、轨道及导向轮、垂直运动的导轨、以及整个振动平台的底架。本发明专利技术不仅实现六个自由度方向的单独运动，而且能够实现六个度的组合运动，位移量大，响应速度高，能够模拟船舶在海上的运动，大大提高了振动台的振动效果，从而大大提高了振动台的适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及六自由度运动平台，特别涉及一种大位移六自由度振动台。
技术介绍
现有技术中，六自由度运动平台一般由六只油缸（或电缸），上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成。下平台固定在基础上，借助六支作用油缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。可广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接中。在加工业中，可制成六轴联动机床、灵巧机器人等。由于六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域，六自由度运动平台是传动及控制
的难点。还可以应用于发动机模拟系统及扭转疲劳试验系统，多自由度震动台-六自由度，高性能垂向震动台，振动试验台技术。最早的空间六自由度运动仿真平台是1965年斯图尔特（D.Stewart）提出并研制的，由于该机构具承载能力强、有刚性大、结构稳定、反解容易、定位精度高等一系列优点，近几十年来一直受到了世界各国众多学者的关注。Stewart平台基本结构包括上平台、下平台以及六个可以伸缩的液压支链，支链两端通过铰接分别与上平台、下平台连接。弗拉斯卡国际公司（Frasca）研制的六自由度飞行模拟器，推力强，各运动自由度方向上出力较均匀，故三轴向正交型六自由度运动平台越来越广泛地被采用，例如国际液压振动台的主要生产厂商穆格（MOOG）、曼提斯（MTS）、伺服特斯（SERVOTEST），国内哈尔滨工业大学及吉林大学等院校均研制了三轴向正交六自由度运动平台。SERVOTEST将三轴向正交单六自由度运动平台应用在汽车NVH试验中，对汽车试件的NVH性能进行验证。哈工大电液伺服仿真及试验系统研究所研制了三向六自由度液压振动试验系统，该大位移六自由度振动台有八个激振器，垂向有四个激振器，横向和纵向各有两个激振器，属于驱动冗余结构，该系统刚度大，承载能力强、加速度大，适合应用于需要大载荷和大加速度的场合，但控制较复杂，如果控制策略选取不当，激振器间容易产生内力耦合，严重时可能导致振动台无法运动。因此，现有的六自由度振动存在解耦问题，而且设计不好，会出现振动台自锁的问题，不能适应大型化的需求，制约了六自由度的进一步发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大位移六自由度振动台，不仅能够彻底解决解耦的问题，而且六个自由度方向的振动的可以分别单独实现，同时实现多自由度的联合振动；控制方式简单，精度高。采用电动缸驱动，位置精度高，响应频率快，可以模拟船舶在海上的低频运动，也可以模拟地震时的高频振动，从而大大提高了实验台的工作效率以及功能的适应性。为了实现以上目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种大位移六自由度振动台，包含振动台底架以及六个独立平台：回转摆动平台、左右摆动平台、前后摆动平台、垂直升沉振动平台、前后位移振动平台、左右位移振动平台。采用六个电动缸分别驱动六个独立平台的振动。回转摆动平台位于大位移六自由度振动台的最顶层，采用回转轴承与左右摆动平台连接，并由回转摆动电动缸驱动；左右摆动平台位于大位移六自由度振动台的上面第二层，采用铰轴与前后摆动平台连接，并由左右摆动电动缸驱动；前后摆动平台位于大位移六自由度振动台的上面第三层，采用铰轴与垂直升沉振动平台连接，并由前后摆动电动缸驱动；垂直升沉振动平台位于大位移六自由度振动台的上面第四层，采用铰轴与导向架相连，导向架套装在垂直运动导轨上，而垂直运动导轨又焊接在前后位移振动平台上，由垂直升沉振动电动缸驱动；前后位移振动平台位于大位移六自由度振动台的上面第五层，采用滚轮与水平轮与左右位移振动平台相连接，并由前后位移振动电动缸驱动；左右位移振动平台位于大位移六自由度振动台的上面第六层，采用滚轮与水平轮与振动台底架连接，并由左右位移振动电动缸驱动；振动台底架位于大位移六自由度振动台的最底层，与实验室底梁焊接，固定不动，支撑其上部所述六个独立平台的重量，并保证大位移六自由度振动台的安全运行；上述六层相互独立的六个独立平台均能够独立振动，互不影响，既可以实现每层独立平台的单独运动，又可以实现多层独立平台的联合运动，模拟空间的六自由度运动。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1、六个自由度方向的振动可以分别单独实现，又可以实现多自由度的联合振动；单个自由度运动无须通过解耦实现，实现方式简洁明了。2、采用电动缸驱动，位置精度高，响应频率快，可以模拟船舶在海上的低频运动，也可以模拟地震时的高频振动，从而大大提高了实验台的工作效率以及功能的适应性。3、易于控制，由于六个自由度分别能够单独振动，因此，控制时只需要对各个自由度分别控制就可以实现联合振动，比传统的大位移六自由度振动台通过复杂的解耦公式得到控制方式简单，精度高，效率高。附图说明图1为本专利技术大位移六自由度振动台的总体结构示意图；图2为本专利技术大位移六自由度振动台的回转摆动平台示意图；图3为本专利技术大位移六自由度振动台的左右摆动平台示意图；图4为本专利技术大位移六自由度振动台的前后摆动平台示意图；图5为本专利技术大位移六自由度振动台的垂直升沉振动平台示意图；图6为本专利技术大位移六自由度振动台的前后位移振动平台示意图；图7为本专利技术一种新型大位移六自由度振动台的左右位移振动平台示意图。图8为本专利技术大位移六自由度振动台的底架示意图。图9为本专利技术大位移六自由度振动台的摆动电缸示意图。附图标记：1-回转平台；2-左右摆动平台；3-前后摆动平台；4-垂直升沉振动平台；5-前后平移平台；6-左右平移平台；7-底架；21-连接耳板；22-回转平台结构；23-回转推动电缸支座；24-回转支承；31-回转推动电缸支座；32-回转支承支座；33-摆动平台结构；34-摆动电缸支座；35-摆动支座；41-前后摆动平台结构；42-左右摆动支座；43-前后摆动支座；44-摆动支座；45-摆动电缸支座；46-安装法兰；47-垂直顶升电缸支座；51-垂直升降左吊点；52-升沉平台结构；53-摆动铰支座；54-垂直升降右吊点；55-安装法兰；56-摆动电缸下支座；61-前部垂向升沉导轨；62-前后平移平台结构；63-垂向电缸下支座；64-水平电缸支座；65-后部垂向升沉导轨；71-前滚轮；72-前导向轮；73-前反钩；74-左右移动电缸支座；75-前后移动电缸；76-后反钩；77-后导向轮；78-后滚轮；79-左右移动滚轮；81-前部左右移动轨道；82-左右移动电缸；83-底架横梁；84-后部左右移动轨道；85-底架立柱；86-底架底梁；91-摆动电缸推杆铰点；92-摆动电缸缸体；93-伺服电机；94-前后摆动电缸支座。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。如图1所示，一种大位移六自由度振动台，包含振动台底架7以及六个独立平台：回转摆动平台1、左右摆动平台2、前后摆动平台3、垂直升沉振动平台4、前后位移振动平台5、左右位移振动平台6。采用六个电动缸分别驱动六个独立平台的振动。回转摆动平台1位于大位移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大位移六自由度振动台，其特征在于包含振动台底架（7）以及六个独立平台：回转摆动平台（1）、左右摆动平台（2）、前后摆动平台（3）、垂直升沉振动平台（4）、前后位移振动平台（5）、和左右位移振动平台（6），并且还包含分别驱动六个独立平台振动的六个电动缸；回转摆动平台（1）位于大位移六自由度振动台的最顶层，采用回转轴承与左右摆动平台（2）连接，并由回转摆动电动缸驱动；左右摆动平台（2）位于大位移六自由度振动台的上面第二层，采用铰轴与前后摆动平台（3）连接，并由左右摆动电动缸驱动；前后摆动平台（3）位于大位移六自由度振动台的上面第三层，采用铰轴与垂直升沉振动平台（4）连接，并由前后摆动电动缸驱动；垂直升沉振动平台（4）位于大位移六自由度振动台的上面第四层，采用铰轴与导向架相连，导向架套装在垂直运动导轨上，而垂直运动导轨又焊接在前后位移振动平台（4）上，由垂直升沉振动电动缸驱动；前后位移振动平台（5）位于大位移六自由度振动台的上面第五层，采用滚轮与水平轮与左右位移振动平台（6）相连接，并由前后位移振动电动缸驱动；左右位移振动平台（6）位于大位移六自由度振动台的上面第六层，采用滚轮与水平轮与振动台底架（7）连接，并由左右位移振动电动缸驱动；振动台底架（7）位于大位移六自由度振动台的最底层，与实验室底梁焊接，固定不动，支撑上部整个振动台的重量；所述六层相互独立的六个独立平台均独立振动，同时又相互配合实现多层平台的联合运动。...

【技术特征摘要】
1.一种大位移六自由度振动台，其特征在于包含振动台底架（7）以及六个独立平台：回转摆动平台（1）、左右摆动平台（2）、前后摆动平台（3）、垂直升沉振动平台（4）、前后位移振动平台（5）、和左右位移振动平台（6），并且还包含分别驱动六个独立平台振动的六个电动缸；回转摆动平台（1）位于大位移六自由度振动台的最顶层，采用回转轴承与左右摆动平台（2）连接，并由回转摆动电动缸驱动；左右摆动平台（2）位于大位移六自由度振动台的上面第二层，采用铰轴与前后摆动平台（3）连接，并由左右摆动电动缸驱动；前后摆动平台（3）位于大位移六自由度振动台的上面第三层，采用铰轴与垂直升沉振动平台（4）连接，并由前后摆动电动缸驱动；垂直升沉振动平台（4）位于大位移六自由度振动台的上面第四层，采用铰轴与导向架相连，导向架套装在垂直运动导轨上，而垂直运动导轨又焊接在前后位移振动平台（4）上，由垂直升沉振动电动缸驱动；前后位移振动平台（5）位于大位移六自由度振动台的上面第五层，采用滚轮与水平轮与左右位移振动平台（6）相连接，并由前后位移振动电动缸驱动；左右位移振动平台（6）位于大位移六自由度振动台的上面第六层，采用滚轮与水平轮与振动台底架（7）连接，并由左右位移振动电动缸驱动；振动台底架（7）位于大位移六自由度振动台的最底层，与实验室底梁焊接，固定不动，支撑上部整个振动台的重量；所述六层相互独立的六个独立平台均独立振动，同时又相互配合实现多层平台的联合运动。2.如权利要求1所述的大位移六自由度振动台，其特征在于回转平台（1）承载重量并实现正反转动一个±15°内的角度，左右摆动平台（2）实现其本身及以上结构正向或反向转动一个±15°内的角度，前后摆动平台（3）实现其本身及以上多层结构正向或反向转动一个±15°内的角度，垂直升沉振动平台（4）实现其本身及以上多层结构向上或向下移动一个±300mm的位移，前后平移振动平台（5）实现其本身及以上多层结构向前或向后移动一个±300mm的位移；左右平移振动平台（6）实现其本身及以上多层结构向左或向右移动一个±300mm的位移；振动台底架（7）支撑本身以及所述六个独立平台实现（6）个自由度的大位移振动。3.如权利要求1或2所述的大位移六自由度振动台，其特征在于回转平台1由4个部分组成：连接耳板（21）、回转平台结构（22）、回转推动电缸支座（23）、回转支撑（24），其中连接耳板（21）用于连接上面的实验装置，实现跟随所述回转平台（1）一起振动，回转平台结构（22）一方面承载自身重量并承受上部实验装置结构一起回转，回转推动电缸支座（23）连接回转摆动电动缸，通过回转摆动电动缸的伸缩，实现回转平台（1）的正向或反向转动，回转支承（24）采用高强度螺栓连接其上面的回转平台（1）的部分和下面的左右摆动平台（2），既承受结构重量和一定的倾覆力矩，又实现回转平台（1）的回转。4.如权利要求1或2所述的大位移六自由度振动台，其特征在于左右摆动平台（2）由5个部分组成：回转推动电缸支座（31）、回转支承支座（32）、摆动平台结构（33）、摆动电缸支座（34）、摆动支座（34），其中回转推动电缸支座（31）连接回转电动缸，推动上面的回转平台（1）转动，摆动平台结构（33）用于承载自身重量与上部结构重量一起实现摆动，摆动电缸支座（34）与摆动电缸连接，通过摆动电缸的伸缩实现左右摆动平台（2）的摆动，摆动支座（34）承载摆动及上部重量，通过销轴方式实现摆动。5.如权利要求1或2所述的大位移六自由度振动台，其特征在于前后摆动平台（3）由7个部分组成：前后摆动平台结构（41）、左右摆动支座（42）、前后摆动支座（43）、摆动支座（44）、摆动电缸支座（45）、安装法兰（46）和垂直顶升电缸支座（47），其中前后摆动平台结构（41）承受自身及上部重量，并实现前后摆动，左右摆动支座（42）与上部摆动支座（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王悦民，胡雄，沈莹，陈自强，余智雄，童民慧，董凯，陈朵朵，沈晓阳，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31