三维微重力智能气足制造技术

三维微重力智能气足属于空间机构微重力模拟试验装置，三个气足安装在支撑板下侧面上，外壳和三个导向杆配装在支撑板上侧面上，在外壳的底部和上部分别配装伺服电机和止推轴承，在止推轴承和伺服电机之间设置联轴器和减速器，插配在止推轴承内孔中的螺杆下端与联轴器连接，传动螺母配合三个套筒安装在连接板上，直线轴承配装在套筒下端上，三个柔性弹簧机构与工作板连接，在工作板上设装有传感器和试件托架接口；本智能气足能有效地解决空间机构复杂的三维运动过程中的微重力模拟技术问题，具有结构简单、模拟精度高、试验方式灵活、工艺简单、占地面积小、调试方便的特点，尤其适用于复杂的三维运动微重力模拟试验。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造属于一种应用于空间微重力模拟试验的装置，主要涉及一种针对空间机构复杂的三维运动微重力模拟试验的微重力模拟装置。
技术介绍
现有微重力模拟方法主要有悬吊法、气悬浮支撑法。气悬浮支撑法虽然占地面积 小、无摩擦、运动平稳、微重力模拟精度高，但是只能实现一维、二维平面运动时的微重力模 拟。悬吊法虽然可以实现空间机构的一维、二维和三维位置和姿态的模拟，但是支撑绳索的 桁架机构复杂，占地空间大，绳索随动机构一般采用机械轴承支撑，运动摩擦大，影响试验 精度。
技术实现思路
本专利技术创造的目的就是针对上述已有技术存在的问题，设计出一种当载荷在三维 空间中运动时可以实时抵消载荷重力的三维微重力智能气足，以模拟载荷在宇宙空间失重 时的受力及运动状态，实现空间机构三维运动微重力的模拟。由于是要模拟空间机构三维 运动时的微重力状态，任何复杂的三维运动都可以分解为水平平动和竖直升降两种运动状 态，所以空间机构三维运动微重力模拟装置需要在当空间机构做水平平动和竖直升降两种 运动的合运动时，都能将机构的重力抵消在允许的范围内。 本专利技术创造的目的是按如下技术方案实现的三个气足相邻间隔成120°角均布 在支撑板下侧面上；外壳和三个导向杆配装在支撑板上侧面上，三个导向杆位于外壳外侧 部，三个导向杆相邻间隔夹角为120° ;在外壳的底部和上部分别配装伺服电机和止推轴 承，在止推轴承与伺服电机之间设置联轴器和减速器，减速器的动力输入轴和输出轴分别 与伺服电机动力输出轴和联轴器连接，螺杆下侧部装在止推轴承内孔中，螺杆下端与联轴 器连接；在连接板上安装传动螺母和三个成120°夹角均匀分布的套筒，直线轴承配装在 套筒下端内部上，传动螺母与螺杆螺纹连接配合，三个导向杆通过与直线轴承的配合装入 套筒内，三个柔性弹簧机构分别配装在三个套筒上端部上，柔性弹簧机构与工作板连接，在 工作板上设装传感器和试件托架接口 。 本专利技术创造的工作原理与现有三维运动微重力模拟装置不同，传统三维运动微重 力试验模拟的方法是采用悬吊法，会出现柔性抖动现象，模拟精度低，结构复杂，占地面积 大；而本专利技术创造是采用气悬浮支撑气足实现无摩擦二维平动，竖直方向通过控制形成伺 服系统，实现微重力模拟，而安装在支撑板下的气足同时具有自动记录行走轨迹、监控微重 力变化等功能。套筒下端置有直线轴承，直线轴承可以减小导杆与套筒之间的摩擦；套筒与 导杆起到导向的作用，避免传动螺母随螺杆进行旋转，从而只进行垂直的升降；套筒上部安 装柔性弹簧机构，通过以上设计可有效提高微重力试验模拟精度。 本专利技术创造将传统的二维微重力模拟技术与伺服随动升降系统结合，并在整体结 构上进行了设计及改进，使装置能够有效解决空间机构复杂的三维运动微重力模拟的难点，且精度大大提高，试验方式灵活，工艺简单，占地面积小，本专利技术创造适用于高精度的三 维运动微重力模拟试验。附图说明图1为本专利技术创造的结构示意图, 图2为图1中的A-A向剖视图。 图中件号l传感器 5连接板 9止推轴承 13外壳17试件托架接口2柔性弹簧机构 6导向杆 10联轴器 14支撑板3套筒 7直线轴承 ll减速器 15气足4螺杆 8传动螺母 12伺服电机 16工作板具体实施方式以下结合附图对本专利技术创造实例进行详细描述。 三维微重力智能气足，包括气足15，三个气足15相邻间隔成120°角均布安装在 支撑板14下侧面上；外壳13和三个导向杆6配装在支撑板14上侧面上，三个导向杆6位 于外壳13外侧部，三个导向杆6相邻间隔夹角为120° ;在外壳13的底部和上部分别配装 伺服电机12和止推轴承9，在止推轴承9与伺服电机12之间设置联轴器10和减速器11， 减速器11的动力输入轴和输出轴分别与伺服电机12动力输出轴和联轴器10连接，螺杆4 下侧部装在止推轴承9内孔中，螺杆4下端与联轴器10连接；在连接板5上安装传动螺母 8和三个成120°夹角均匀分布的套筒3，直线轴承7配装在套筒3下端内部上，传动螺母8 与螺杆4螺纹连接配合，三个导向杆6通过与直线轴承7的配合装入套筒3内，三个柔性弹 簧机构2分别配装在三个套筒3上端部上，柔性弹簧机构2与工作板16连接，在工作板16 上设装有传感器1和试件托架接口 17。 采用本装置进行空间机构的三维运动的微重力模拟时，由于任何复杂的三维运动 都可以分解为水平平动和竖直升降两种运动状态，支撑板14下端装有3个120度均匀分 布的智能气足15，通过气悬浮可以极大减少装置与台面的摩擦，完成水平方向的平动，气足 内安装有智能元件，可以实时记录行走轨迹，监控微重力模拟精度等智能功能；在竖直方向 上，通过伺服电机12带动减速器11旋转运动，减速器11通过联轴器10带动螺杆4旋转运 动，螺杆4带动传动螺母8实现竖直方向运动，导向杆6起到导向的作用，使传动螺母不会 随着螺杆的旋转而旋转，只进行竖直方向的升降；套筒3上端装有柔性弹簧机构2，柔性弹 簧机构2可提高微重力模拟试验精度，试件托架接口 17可以根据不同形状的空间机构而安 装相应的试件托架。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维微重力智能气足，包括气足（１５），其特征在于三个气足（１５）相邻间隔成１２０°角均布安装在支撑板（１４）下侧面上；外壳（１３）和三个导向杆（６）配装在支撑板（１４）上侧面上，三个导向杆（６）位于外壳（１３）外侧部，三个导向杆（６）相邻间隔夹角为１２０°；在外壳（１３）的底部和上部分别配装伺服电机（１２）和止推轴承（９），在止推轴承（９）与伺服电机（１２）之间设置联轴器（１０）和减速器（１１），减速器（１１）的动力输入轴和输出轴分别与伺服电机（１２）动力输出轴和联轴器（１０）连接，螺杆（４）下侧部装在止推轴承（９）内孔中，螺杆（４）下端与联轴器（１０）连接；在连接板（５）上安装传动螺母（８）和三个成１２０°夹角均匀分布的套筒（３），直线轴承（７）配装在套筒（３）下端内部上，传动螺母（８）与螺杆（４）螺纹连接配合，三个导向杆（６）通过与直线轴承（７）的配合装入套筒（３）内，三个柔性弹簧机构（２）分别配装在三个套筒（３）上端部上，柔性弹簧机构（２）与工作板（１６）连接，在工作板（１６）上设装传感器（１）和试件托架接口（１７）。

【技术特征摘要】
一种三维微重力智能气足，包括气足(15)，其特征在于三个气足(15)相邻间隔成120°角均布安装在支撑板(14)下侧面上；外壳(13)和三个导向杆(6)配装在支撑板(14)上侧面上，三个导向杆(6)位于外壳(13)外侧部，三个导向杆(6)相邻间隔夹角为120°；在外壳(13)的底部和上部分别配装伺服电机(12)和止推轴承(9)，在止推轴承(9)与伺服电机(12)之间设置联轴器(10)和减速器(11)，减速器(11)的动力输入轴和输出轴分别与伺服电机(12)动力输出轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐乃明，穆荣军，张文辉，王海峰，赵宝山，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]