【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高真空下粉尘撞击模拟领域，具体为一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台。
技术介绍
1、航天器在轨运行的过程中会受到各类空间环境的作用，如真空、高低温、高速粉尘撞击等，这些作用共同导致航天器用材料性能的退化，高速粉尘舱主要用于模拟空间高真空、粉尘撞击环境中的材料、器件和系统模块的结构演化和性能退化规律研究，为开展高速粉尘撞击效应试验和粉尘探测器标定等提供样品的基础安装平台。高速粉尘样品台(以下简称“样品台”)要满足在高真空、粉尘环境下的高精度运动，这也是目前样品台的设计难点，因此，综合环境因素，为进一步的工程实施提供支撑而设计一种高精度样品台是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，三个方向上的平动和一个轴向的转动，自由度高，能模拟复杂的实际环境，并能在高真空、粉尘环境下高精度的运动，为实际工程实施提供了精确的理论依据。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，包括粉尘舱和滑动设置在粉尘舱内的样品台，所述样品台沿着粉尘流动方向移动，所述粉尘舱内沿自身轴向安装有v型导轨，所述样品台为多自由度直线运动平台，所述多自由度直线运动平台包括z向移动座、y向移动座、x向移动座和样品安装台，所述z向移动座滑动设置在所述v型导轨上，所述z向移动座上设置有滚轮驱动机构，所述滚轮驱动机构用于驱动所述z向移动座在所述v型导轨上移动
3、采用上述技术方案的效果为，对于样品安装台的x轴转动自由度采用竖直转台结构，其精度高，安全、可靠、紧凑；对于沿y轴方向的水平直线运动采用滚珠直线导轨与滚珠丝杠配合的方式，结构简单、精度高、安全、可靠；对于沿z轴方向的水平直线运动采用v型导轨与v型滚轮配合的方式，承载能力强、结构简单、安全、可靠；而对于沿x轴方向的升降运动采用剪叉式倍数升降机构，结构简单、可靠、紧凑；使样品台具有三个方向上的平动和一个轴向的转动，自由度高，能模拟复杂的实际环境，并能在高真空、粉尘环境下高精度的运动，为实际工程实施提供了精确的理论依据。
4、进一步地，所述滚轮驱动机构包括第一真空电机、第一蜗轮蜗杆减速器和v型滚轮，所述z向移动座的侧壁安装有所述第一蜗轮蜗杆减速器，所述第一蜗轮蜗杆减速器的输入轴与所述第一真空电机的输出轴传动连接，所述第一蜗轮蜗杆减速器的输出轴设置有齿轮，所述v型导轨的顶部固定布置有齿条，所述齿轮位于v型导轨的一侧并与所述齿条啮合，所述v型导轨沿自身宽度方向的两侧均适配有所述v型滚轮，所述v型滚轮与所述z向移动座转动连接。
5、进一步地，所述v型导轨设置有两条，两条所述v型导轨沿着所述粉尘舱的径向水平设置，两个所述v型导轨上顶部均固定有机械限位块，所述机械限位块位于所述z向移动座的移动路径上，两个所述机械限位块分别位于所述z向移动座的两个运动极限位置处。
6、进一步地，所述z向移动座沿自身移动方向的两端均设置有第一电气限位，两个所述第一电气限位与两个所述机械限位块一一对应，所述机械限位块位于对应所述第一电气限位的移动路径上。
7、进一步地，所述滚珠丝杠机构包括驱动座、丝杠座、丝杠、丝杠螺纹座和丝杠螺母，所述驱动座和丝杠座沿着所述y向移动座的移动方向间隔安装在所述z向移动座上，所述丝杠的两端分别与所述驱动座和丝杠座转动连接，所述丝杠上螺纹连接有所述丝杠螺母，所述丝杠螺纹座套装在所述丝杠螺母上，所述丝杠螺纹座连接在所述y向移动座的底部，所述丝杠的两侧平行设置有y向导轨，所述y向导轨上滑动适配有滑座，所述滑座连接在所述y向移动座的底部，所述z向移动座上设置有第二真空电机，所述第二真空电机的输出轴传动连接减速器的输入轴，所述减速器的输出轴与所述丝杠的一端传动连接。
8、进一步地，所述z向移动座沿所述y向移动座的移动方向间隔设置有两组第二电气限位，所述y向移动座位于两组所述第二电气限位之间，所述y向导轨的两端均设置有限位块，两个所述限位块分别位于所述y向移动座的两个运动极限位置处。
9、进一步地，所述丝杠远离所述第二真空电机的一端设置有第一刹车。
10、进一步地，所述剪叉式倍数升降机构包括二级剪叉结构和直线驱动机构，所述y向移动座上间隔设置有两组所述二级剪叉结构，所述二级剪叉结构底部的一端与所述y向移动座铰接，所述二级剪叉结构底部的另一端与所述y向移动座滑动连接，所述二级剪叉结构顶部的一端与所述x向移动座铰接，所述二级剪叉结构顶部的另一端与所述x向移动座滑动连接，所述直线驱动机构用于带动所述二级剪叉结构底部的滑动端移动。
11、进一步地，所述直线驱动机构包括丝杆座、驱动基座、第一丝杠和第一丝杠螺母，所述丝杆座和驱动基座间隔设置在所述y向移动座上，所述第一丝杠的两端分别与所述丝杆座与驱动基座转动连接，所述第一丝杠螺母螺纹连接在所述第一丝杠上，所述第一丝杠上套装有第二刹车，所述第一丝杠螺母上套装有螺母座，所述y向移动座上设置有第三真空电机，所述第三真空电机的输出轴与第一减速器的输入轴传动连接，所述第一减速器的输出轴与所述第一丝杠的一端传动连接，所述第一丝杠的两侧均设置有导轨组件；
12、所述导轨组件包括两组间隔设置的固定座，两组所述固定座之间设置有直线导轨，所述直线导轨上滑动套设有移动支座，所述移动支座通过连杆与所述螺母座连接，所述移动支座的形状为“凵字形”，两组所述二级剪叉结构底部的滑动端分别铰接在两个所述移动支座上。
13、进一步地，所述x向移动座的顶部可拆卸的安装有旋转支架，所述样品安装台的顶部与底部分别连接有支撑轴和驱动轴，所述支撑轴通过轴承转动连接在所述旋转支架的顶部，所述驱动轴通过交叉辊子轴承转动连接在所述旋转支架的底部，所述旋转支架的底部设置有减速驱动机构；
14、所述减速驱动机构包括驱动箱、蜗杆和第四真空电机，所述驱动箱固定安装在所述旋转支架的底部，所述蜗杆转动连接在所述驱动箱内，所述第四真空电机安装在所述驱动箱的侧壁上，所述第四真空电机的输出轴与所述蜗杆的传动连接，所述驱动轴的一端穿入所述驱动箱内并设置有蜗轮，所述蜗轮与所述蜗杆啮合。
15、本专利技术的有益效果是：
16、1、对于样品安装台的x轴转动自由度采用竖直转台结构，其精度高，安全、可靠、紧凑；对于沿y轴方向的水平直线运动采用滚珠直线导轨与滚珠丝杠配合的方式，结构简单、精度高、安全、可靠；对于沿z轴方向的水平直线运动采用v型导轨与v型滚轮配合的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，包括粉尘舱(1)和滑动设置在粉尘舱(1)内的样品台，所述样品台沿着粉尘流动方向移动，其特征在于，所述粉尘舱(1)内沿自身轴向安装有V型导轨(7)，所述样品台为多自由度直线运动平台(2)，所述多自由度直线运动平台(2)包括Z向移动座(3)、Y向移动座(4)、X向移动座(5)和样品安装台(6)，所述Z向移动座(3)滑动设置在所述V型导轨(7)上，所述Z向移动座(3)上设置有滚轮驱动机构，所述滚轮驱动机构用于驱动所述Z向移动座(3)在所述V型导轨(7)上移动，所述Z向移动座(3)的顶部设置有滚珠丝杠机构，所述Y向移动座(4)设置在所述滚珠丝杠机构上，所述Y向移动座(4)的移动方向在水平面上垂直于所述Z向移动座(3)，所述Y向移动座(4)的顶部设置有剪叉式倍数升降机构，所述X向移动座(5)安装在所述剪叉式倍数升降机构的顶部，所述X向移动座(5)的移动方向在垂直面上垂直于所述Z向移动座(3)，所述样品安装台(6)转动设置在所述X向移动座(5)上，所述样品安装台(6)的旋转轴向平行于所述X向移动座(5)的移动方向。
2.根据权利
3.根据权利要求2所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述V型导轨(7)设置有两条，两条所述V型导轨(7)沿着所述粉尘舱(1)的径向水平设置，两个所述V型导轨(7)上顶部均固定有机械限位块，所述机械限位块位于所述Z向移动座(3)的移动路径上，两个所述机械限位块分别位于所述Z向移动座(3)的两个运动极限位置处。
4.根据权利要求3所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述Z向移动座(3)沿自身移动方向的两端均设置有第一电气限位，两个所述第一电气限位与两个所述机械限位块一一对应，所述机械限位块位于对应所述第一电气限位的移动路径上。
5.根据权利要求1所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述滚珠丝杠机构包括驱动座(15)、丝杠座(16)、丝杠(17)、丝杠螺纹座(18)和丝杠螺母(19)，所述驱动座(15)和丝杠座(16)沿着所述Y向移动座(4)的移动方向间隔安装在所述Z向移动座(3)上，所述丝杠(17)的两端分别与所述驱动座(15)和丝杠座(16)转动连接，所述丝杠(17)上螺纹连接有所述丝杠螺母(19)，所述丝杠螺纹座(18)套装在所述丝杠螺母(19)上，所述丝杠螺纹座(18)连接在所述Y向移动座(4)的底部，所述丝杠(17)的两侧平行设置有Y向导轨(20)，所述Y向导轨(20)上滑动适配有滑座，所述滑座连接在所述Y向移动座(4)的底部，所述Z向移动座(3)上设置有第二真空电机(21)，所述第二真空电机(21)的输出轴传动连接减速器(22)的输入轴，所述减速器(22)的输出轴与所述丝杠(17)的一端传动连接。
6.根据权利要求5所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述Z向移动座(3)沿所述Y向移动座(4)的移动方向间隔设置有两组第二电气限位(23)，所述Y向移动座(4)位于两组所述第二电气限位(23)之间，所述Y向导轨(20)的两端均设置有限位块(24)，两个所述限位块(24)分别位于所述Y向移动座(4)的两个运动极限位置处。
7.根据权利要求6所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述丝杠(17)远离所述第二真空电机(21)的一端设置有第一刹车(27)。
8.根据权利要求1所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述剪叉式倍数升降机构包括二级剪叉结构(26)和直线驱动机构，所述Y向移动座(4)上间隔设置有两组所述二级剪叉结构(26)，所述二级剪叉结构(26)底部的一端与所述Y向移动座(4)铰接，所述二级剪叉结构(26)底部的另一端与所述Y向移动座(4)滑动连接，所述二级剪叉结构(26)顶部的一端与所述X向移动座(5)铰接，所述二级...
【技术特征摘要】
1.一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，包括粉尘舱(1)和滑动设置在粉尘舱(1)内的样品台，所述样品台沿着粉尘流动方向移动，其特征在于，所述粉尘舱(1)内沿自身轴向安装有v型导轨(7)，所述样品台为多自由度直线运动平台(2)，所述多自由度直线运动平台(2)包括z向移动座(3)、y向移动座(4)、x向移动座(5)和样品安装台(6)，所述z向移动座(3)滑动设置在所述v型导轨(7)上，所述z向移动座(3)上设置有滚轮驱动机构，所述滚轮驱动机构用于驱动所述z向移动座(3)在所述v型导轨(7)上移动，所述z向移动座(3)的顶部设置有滚珠丝杠机构，所述y向移动座(4)设置在所述滚珠丝杠机构上，所述y向移动座(4)的移动方向在水平面上垂直于所述z向移动座(3)，所述y向移动座(4)的顶部设置有剪叉式倍数升降机构，所述x向移动座(5)安装在所述剪叉式倍数升降机构的顶部，所述x向移动座(5)的移动方向在垂直面上垂直于所述z向移动座(3)，所述样品安装台(6)转动设置在所述x向移动座(5)上，所述样品安装台(6)的旋转轴向平行于所述x向移动座(5)的移动方向。
2.根据权利要求1所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述滚轮驱动机构包括第一真空电机(8)、第一蜗轮蜗杆减速器(9)和v型滚轮(10)，所述z向移动座(3)的侧壁安装有所述第一蜗轮蜗杆减速器(9)，所述第一蜗轮蜗杆减速器(9)的输入轴与所述第一真空电机(8)的输出轴传动连接，所述第一蜗轮蜗杆减速器(9)的输出轴设置有齿轮(11)，所述v型导轨(7)的顶部固定布置有齿条(12)，所述齿轮(11)位于v型导轨(7)的一侧并与所述齿条(12)啮合，所述v型导轨(7)沿自身宽度方向的两侧均适配有所述v型滚轮(10)，所述v型滚轮(10)与所述z向移动座(3)转动连接。
3.根据权利要求2所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述v型导轨(7)设置有两条，两条所述v型导轨(7)沿着所述粉尘舱(1)的径向水平设置，两个所述v型导轨(7)上顶部均固定有机械限位块，所述机械限位块位于所述z向移动座(3)的移动路径上，两个所述机械限位块分别位于所述z向移动座(3)的两个运动极限位置处。
4.根据权利要求3所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述z向移动座(3)沿自身移动方向的两端均设置有第一电气限位，两个所述第一电气限位与两个所述机械限位块一一对应，所述机械限位块位于对应所述第一电气限位的移动路径上。
5.根据权利要求1所述的一种高真空环境小体积大升降行程多功能样品测试台，其特征在于，所述滚珠丝杠机构包括驱动座(15)、丝杠座(16)、丝杠(17)、丝杠螺纹座(18)和丝杠螺母(19)，所述驱动座(15)和丝杠座(16)沿着所述y向移动座(4)的移动方向间隔安装在所述z向移动座(3)上，所述丝杠(17)的两端分别与所述驱动座(15)和丝杠座(16)转动连接，所述丝杠(17)上螺纹连接有所述丝杠螺母(19)，所述丝杠螺纹...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫继宏，唐术锋，郭俊春，张欣，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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