一种对称布置全解耦两轴摆动机构制造技术

本发明专利技术涉及一种对称布置全解耦两轴摆动机构，所述机构包括基座、三向十字轴机构、摆动平台和直线驱动装置；通过分别控制两组直线驱动装置的伸缩来控制机构的两轴摆动动作，并通过控制直线驱动装置驱动杆的速度和位移来控制机构的角速度和角位移；该机构通过自身结构实现了两轴摆动运动的全解耦，可完成前后俯仰和左右横滚动作，且互不干扰，可广泛应用于飞行器和舰船模拟器中进行运动模拟，另外该机构具有空间布置紧凑，重量轻，动态响应快以及运动控制简单等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种对称布置全解耦两轴摆动机构
本专利技术涉及多自由度转动机构
，尤其涉及一种对称布置全解耦两轴摆动机构。
技术介绍
当前，飞行器和舰船模拟技术飞速发展，两轴摆动机构广泛应用于飞行器和舰船模拟器中来实现模拟器的前后俯仰和左右倾斜，具有广阔的应用前景。现有两轴摆动机构多采用多缸并联运动机构形式或者冗余并联机构形式。多缸并联运动机构机构体积庞大，两轴运动相互耦合，控制复杂，运动空间有限，从而制约了运动模拟器的姿态控制性能。冗余并联机构支链驱动冗余，机构驱动数目大于机构自由度数目，机构运动时各支链间存在运动强耦合现象，给机构的运动控制带来极大的麻烦，一旦运动不协调将导致机构运动故障，其次对机构进行运动学和动力学求解时，方程存在多解或无解现象，使得机构的动力学控制变得十分困难。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有空间布置紧凑，结构对称，重量轻，动态响应快以及运动控制简单等特点的一种对称布置全解耦两轴摆动机构。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所提出的一种对称布置全解耦两轴摆动机构，包括基座、三向十字轴机构、摆动平台和直线驱动装置；所述基座和摆动平台呈十字结构布置，所述三向十字轴机构底部穿过摆动平台与基座中部固定连接，所述三向十字轴机构的中部与摆动平台的中部铰接；所述直线驱动装置包括俯仰直线驱动装置和横滚直线驱动装置，所述俯仰直线驱动装置对称设置在三向十字轴机构的顶部与摆动平台的前后两侧之间，所述俯仰直线驱动装置的一端与摆动平台铰接，另一端与三向十字轴机构的顶部铰接；所述横滚直线驱动装置对称设置在三向十字轴机构的顶部与基座的左右两侧之间，所述横滚直线驱动装置的一端与基座铰接，另一端与三向十字轴机构的顶部铰接。进一步的，所述三向十字轴机构包括底座、三向十字轴、俯仰轴承座、横滚轴承座、俯仰轴承和横滚轴承；所述三向十字轴包括相互空间正交并连接为一体的中心块、横轴、纵轴和十字轴力杆，所述横轴和纵轴呈十字贯穿中心块，所述十字轴力杆通过焊接的方式垂直安装在中心块的顶端；所述底座穿过摆动平台与基座固定连接，所述横滚轴承座与底座焊接为一体，所述纵轴通过横滚轴承与横滚轴承座相连接形成转动副；所述横轴通过俯仰轴承与俯仰轴承座与摆动平台中部相连接形成转动副。进一步的，所述横轴采用阶梯轴结构，所述纵轴采用两个半轴结构；所述横轴贯穿安装在中心块上，并通过键联接完成径向定位；所述横轴右侧通过阶梯轴的轴肩实现横轴与中心块的轴向定位，所述横轴左侧通过一对半环机构完成横轴与中心块的轴向定位；进一步的，所述纵轴尾端留有键槽，通过平键和轴肩将两个半轴固定在中心块的前后两侧；所述中心块通过纵轴上的横滚轴承和横滚轴承座固定在底座上。进一步的，所述俯仰直线驱动装置和横滚直线驱动装置均为单杆双作用液压缸或电动缸。进一步的，所述单杆双作用液压缸具有无杆腔油口和有杆腔油口。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术空间布置紧凑，结构对称、重量轻、动态响应迅速；2、本专利技术通过分别控制两组直线驱动装置的伸缩来控制机构的两轴摆动动作，通过控制直线驱动装置驱动杆的速度和位移来控制机构的角速度和角位移；俯仰运动与横滚运动相互独立，俯仰、横滚的角位移和角速度可以分别控制，互不干扰，通过自身结构实现了两轴摆动运动的全解耦；3、本专利技术的直线驱动装置安装简便可靠、运动控制简单且形式多样。附图说明图1是本专利技术所提出的一种对称布置全解耦两轴摆动机构一个实施例的整体结构示意图；图2是图1的俯视结构示意图；图3是本专利技术基座的结构示意图；图4是本专利技术三向十字轴机构的主视结构示意图；图5是本专利技术三向十字轴机构的侧视结构示意图；图6是本专利技术摆动平台的结构示意图；图7是本专利技术实施应用的结构示意图。其中，附图标记：1-基座、2-三向十字轴机构、3-摆动平台、4-俯仰直线驱动装置、5-横滚直线驱动装置、6-底座、7-横轴、8-纵轴、9-中心块、10-十字轴力杆、11-俯仰轴承座、12-俯仰轴承、13-横滚轴承座、14横滚轴承、15-第一铰座、16-固定板、17-联接板、18-第二铰座、19-模拟机舱。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。参见附图1至6，给出了本专利技术所提出的一种对称布置全解耦两轴摆动机构的一个实施例的具体结构。该机构包括基座1、三向十字轴机构2、摆动平台3和直线驱动装置，所述直线驱动装置包括俯仰直线驱动装置4和横滚直线驱动装置5。所述基座1和摆动平台3呈十字结构布置，所述三向十字轴机构2底部穿过摆动平台3与基座1中部固定连接，所述三向十字轴机构2的中部与摆动平台3的中部铰接；本实施例中，所述基座1整体采用工字形结构，且所述基座1的左右两侧中部设置有相互对称的第一铰座15；所述摆动平台3采用梯形结构，用于增加整体稳定性和承受的载荷，所述摆动平台3上部的前后两侧设有一对用于固定直线驱动装置的第二铰座18，所述摆动平台3中底部的左右两侧设有一对用于固定轴承座的固定板16，所述摆动平台3底部四个支脚处均安装有联接板17。所述三向十字轴机构2包括底座6、三向十字轴、俯仰轴承座11、横滚轴承座13、俯仰轴承12和横滚轴承14；所述三向十字轴包括相互空间正交并连接为一体的中心块9、横轴7、纵轴8和十字轴力杆10，所述横轴采用阶梯轴结构，所述纵轴采用两个半轴结构；所述横轴7采用阶梯轴结构，所述横轴7贯穿安装在中心块9上，并通过键联接完成径向定位；所述横轴7右侧通过阶梯轴的轴肩实现横轴7与中心块9的轴向定位，所述横轴7的左侧通过一对半环机构完成横轴7与中心块9的轴向定位；所述纵轴8采用两个半轴结构，所述两个半轴结构的尾端均留有键槽，通过平键和轴肩将两个半轴固定在中心块的前后两侧；所述中心块9通过纵轴8上的横滚轴承14和横滚轴承座13固定在底座6上；所述十字轴力杆10通过焊接的方式垂直安装在中心块9的顶端；所述底座6穿过摆动平台3的中部与下方基座1的中部固定连接。所述横滚轴承座13分别对称焊接在底座6上表面的前后两侧，所述纵轴8的两端分别通过横滚轴承14与横滚轴承座13相连接形成转动副；所述横轴7的两端分别通过俯仰轴承12和俯仰轴承座11与摆动平台3中底部左右侧的固定板16相连接形成转动副。所述直线驱动装置包括俯仰直线驱动装置4和横滚直线驱动装置5，本实施例中，所述俯仰直线驱动装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对称布置全解耦两轴摆动机构，其特征在于，该机构包括基座、三向十字轴机构、摆动平台和直线驱动装置；/n所述基座和摆动平台呈十字结构布置，所述三向十字轴机构底部穿过摆动平台与基座中部固定连接，所述三向十字轴机构的中部与摆动平台的中部铰接；/n所述直线驱动装置包括俯仰直线驱动装置和横滚直线驱动装置，所述俯仰直线驱动装置对称设置在三向十字轴机构的顶部与摆动平台的前后两侧之间，所述俯仰直线驱动装置的一端与摆动平台铰接，另一端与三向十字轴机构的顶部铰接；所述横滚直线驱动装置对称设置在三向十字轴机构的顶部与基座的左右两侧之间，所述横滚直线驱动装置的一端与基座铰接，另一端与三向十字轴机构的顶部铰接。/n

【技术特征摘要】
1.一种对称布置全解耦两轴摆动机构，其特征在于，该机构包括基座、三向十字轴机构、摆动平台和直线驱动装置；
所述基座和摆动平台呈十字结构布置，所述三向十字轴机构底部穿过摆动平台与基座中部固定连接，所述三向十字轴机构的中部与摆动平台的中部铰接；
所述直线驱动装置包括俯仰直线驱动装置和横滚直线驱动装置，所述俯仰直线驱动装置对称设置在三向十字轴机构的顶部与摆动平台的前后两侧之间，所述俯仰直线驱动装置的一端与摆动平台铰接，另一端与三向十字轴机构的顶部铰接；所述横滚直线驱动装置对称设置在三向十字轴机构的顶部与基座的左右两侧之间，所述横滚直线驱动装置的一端与基座铰接，另一端与三向十字轴机构的顶部铰接。


2.根据权利要求1所述的一种对称布置全解耦两轴摆动机构，其特征在于：所述三向十字轴机构包括底座、三向十字轴、俯仰轴承座、横滚轴承座、俯仰轴承和横滚轴承；所述三向十字轴包括相互空间正交并连接为一体的中心块、横轴、纵轴和十字轴力杆，所述横轴和纵轴呈十字贯穿中心块，所述十字轴力杆通过焊接的方式垂直安装在中心块的顶端；所述底座穿过摆动平台与基座固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，韩炎，俞涛，李浩，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13