CN101858820A - 高精度二自由度稳定平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度二自由度稳定平台，该平台主要包括上层平台、中层平台、下层平台、曲柄、曲柄轴、曲柄连接件、中层大轴等部件，能实现绕X轴转动、绕Y轴转动两个自由度的运动，同时，可实现任意两个自由度复合运动。该试验平台稳定性好，精度高、结构紧凑、整体高度低，是一种针对不同海况条件及其他动态条件下的运动过程的仿真模拟装置，适用于航空、航天、兵器、船舶、电子等国防工业的产品测试。

Description

高精度二自由度稳定平台
技术领域
本发明涉及船舶试验技术领域，尤其涉及一种高精度二自由度稳定平台。
背景技术
二自由度稳定平台是一种针对不同海况条件及其他动态条件下的运动过程的仿真模拟装置，适用于航空、航天、兵器、船舶、电子等国防工业的产品测试。纵观国内，传统的仿真平台有六自由度、二自由度运动平台。六自由度运动平台的不足是：结构庞大且利用率低，而且精度较低；传统二自由度运动平台自身结构较高，高频运动时稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能绕X、Y轴进行转动运动、同时又能进行任意复合运动的高精度的二自由度稳定平台。
本发明公开了一种高精度二自由度稳定平台，包括：上层平台、中层平台、下层平台、纵摇电动缸组件装配体、横摇电动缸组件装配体、曲柄连杆、曲柄连杆底座；所述上层平台通过所述上层平台中部的连接件形成转轴，以供所述纵摇电动缸组件装配体被驱动时，实现纵摇摆动；所述横摇电动缸组件装配体通过连接件连接所述曲柄连杆，以使所述曲柄连杆绕所述下平台的曲柄连杆底座做圆周运动，所述中层平台上设置有中层大轴，以曲柄连接件沿所述中层大轴滑动，所述中层平台中部与所述下层平台相连接形成转轴以供所述中层平台实现横摇运动；所述横摇电动缸组件装配体驱动时，通过连接件带动所述曲柄连杆绕所述下平台的曲柄连杆底座做圆周运动，进而带动曲柄连接件沿固定在中层平台上的中层大轴滑动，使中层平台沿中层平台中部与下层平台连接形成的转轴进行横摇运动，实现平台的横摇运动。
上述二自由度稳定平台，优选所述上层平台中部的连接件为连接单耳环。
上述二自由度稳定平台，优选所述下层平台包括：两条平行的主基座、与所述两条平行的主基座垂直连接两个副梁、加强梁以及底部V型连接梁，所述主基座中间顶部的上方设置有连接中层平台的双耳环，所述副梁中间设有连接所述曲柄连接件的底座，所述V型连接梁的底部设有连接所述横摇电动缸的连接底座。
上述二自由度稳定平台，优选所述中层平台由第一变截面梁、第二变截面梁、第三变截面梁、第四变截面梁、两个中间加强梁和两个连接变截面横梁组成的框架结构，所述第一变截面梁和第三变截面梁下端中部设有与所述下层平台连接的单耳环，所述第三变截面梁、第四变截面梁上端中部设有与所述上层平台连接的双耳环，所述第三变截面梁下端中部设有与中层大轴连接的轴承座，两个变截面横梁端部设有两个连接所述纵摇电动缸的电动缸连接座。
上述二自由度稳定平台，优选所述上层平台包括框架，所述框架中端底部设有的两个与所述中层平台连接的单耳环以及与所述纵摇电动缸连接的双耳环。
上述二自由度稳定平台，优选纵摇电动缸一端与中层平台的电动缸连接座固定，另一端与上层平台的电动缸连接双耳环固定。所述中层平台及所述上层平台与电动缸连成一体。
上述二自由度稳定平台，优选横摇电动缸一端与下层平台连接，另一端与曲柄连杆连接，曲柄连杆与中层平台上的中层大轴相连。中层平台和下层平台与电动缸连成一体。
本发明所提供的高精度二自由度稳定平台，可绕X，Y轴实现转动运动，又可实现任意两个自由度的复合运动。与以往传统的二自由度平台不同的是，该试验平台结构非常紧凑，整体占用空间小，重心低，运动准确，精度高，特别适用于航空、航天、兵器、船舶、电子等国防工业的产品测试及实验。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明的左视结构示意图；
图3是本发明的俯视结构示意图；
图4是本发明下层平台主视结构示意图；
图5是本发明下层平台左视结构示意图；
图6是本发明下层平台俯视结构示意图；
图7是本发明中层平台主视结构示意图；
图8是本发明中层平台左视结构示意图；
图9是本发明中层平台俯视结构示意图；
图10是本发明上层平台主视结构示意图；
图11是本发明上层平台左视结构示意图；
图12是本发明上层平台俯视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1至图12，高精度二自由度稳定平台由上层平台1、纵摇电动缸连接件2、中层平台3、电动缸连接座4、纵摇电动缸5、下层平台6、横摇电动缸7、横摇电动缸连接件8、曲柄9、曲柄轴10、曲柄连接件11、中层大轴12、大轴13和小轴14等组成。
与地基相连的下层平台6主要由两条平行的主基座17和其间垂直连接两个副梁18和加强梁19以及底部V型连接梁20组成，主基座17中间顶部的上方均设有连接中层平台3的双耳环21，主基座17中间设有连接曲柄连杆结构的底座15，V型连接梁的底部设有连接横摇电动缸7的连接底座16。
中层平台3是由变截面梁25、27、26、24、两个中间加强横梁23和两个连接变截面横梁22组成的一个框架结构，变截面梁25、27下端中部设有与下层平台6连接的单耳环，变截面梁26、24上端中部设有与上层平台1连接的双耳环，变截面梁26下端中部设有与中层大轴12连接的轴承座，两个变截面横梁端部设有两个连接纵摇电动缸5的电动缸连接座4。
上层平台1主要有框架I及框架中端底部设有的两个与中层平台3连接的单耳环以及与纵摇电动缸5连接的双耳环28。
纵摇电动缸5组件通过电动缸连接座4和纵摇电动缸连接件2与上层平台1连接，电动缸连接双耳环28和中层平台3及上层平台1连成一体。
横摇电动缸7组件与连接件2连接，连接件2与下层平台6上的连接曲柄连杆结构的底座15连接，曲柄9再通过曲柄连接件11与连接在中层平台3上的中层大轴12相连，与中层平台3和下层平台6连成一体。
上层平台1、中层平台3、电动缸连接座4、下层平台6、曲柄9、曲柄连接件11均为型材焊接结构，相互连接的位置都经过精密机床加工并牢固焊接，以保证安装精度。
纵摇电动缸连接件2、横摇电动缸连接件8、曲柄轴10、中层大轴12、大轴13和小轴14等件均由精密车床加工，以保证精度要求。
纵摇电动缸组件5、横摇电动缸组件7两组电动缸组件均由专业电动缸生产厂家提供，其精密度及原理均能很好地满足高精度二自由度稳定平台的需求。
本发明所承负载主要由上层平台1来承担，上层平台1由型材焊接而成，结构内部有加强筋，每组型材之间牢固焊接以保证实验设备的安全。其中受载荷影响最大的下层平台尤为重要，其采用型材焊接，空间有多处加强筋，各关键部位均有强化设计，通过理论分析计算和实际使用，证明了此结构安全可靠。
本发明用计算机控制电动缸，能准确实现两个自由度的单自由度运动或任意两个自由度的复合运动。停机时横摇电动缸7和纵摇电动缸5处于半行程位置，开机时，可将纵摇电动缸5和横摇电动缸7微调，然后即可通过计算机控制实现两个自由度的运动。
试验平台绕X轴方向的转动：使纵摇电动缸的活塞杆处于半行程状态，计算机发出指令，通过活塞杆的伸缩，平台实现纵摇运动。
试验平台绕Y轴方向的转动：使横摇电动缸的活塞杆处于半行程状态，计算机发出指令，通过活塞杆伸缩，平台实现横摇运动。
以上对本发明所提供的一种高精度二自由度稳定平台进行详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种高精度二自由度稳定平台，其特征在于，包括：
上层平台、中层平台、下层平台、纵摇电动缸组件装配体、横摇电动缸组件装配体、曲柄连杆、曲柄连杆底座；
所述上层平台通过所述上层平台中部的连接件形成转轴，以供所述纵摇电动缸组件装配体被驱动时，实现纵摇摆动；
所述横摇电动缸组件装配体通过连接件连接所述曲柄连杆，以使所述曲柄连杆绕所述下平台的曲柄连杆底座做圆周运动；所述中层平台上设置有中层大轴，以供曲柄连接件沿所述中层大轴滑动；所述中层平台中部与所述下层平台相连接形成转轴以供所述中层平台实现横摇运动。
2.根据权利要求1所述的二自由度稳定平台，其特征在于，所述上层平台中部的连接件为连接单耳环。
3.根据权利要求1所述的二自由度稳定平台，其特征在于，
所述下层平台包括：两条平行的主基座、与所述两条平行的主基座垂直连接两个副梁、加强梁以及底部V型连接梁，所述主基座中间顶部的上方设置有连接中层平台的双耳环，所述副梁中间设有连接所述曲柄连接件的底座，所述V型连接梁的底部设有连接所述横摇电动缸的连接底座。
4.根据权利要求2所述的二自由度稳定平台，其特征在于，
所述中层平台由第一变截面梁、第二变截面梁、第三变截面梁、第四变截面梁、两个中间加强梁和两个连接变截面横梁组成的框架结构，所述第一变截面梁和第三变截面梁下端中部设有与所述下层平台连接的单耳环，所述第三变截面梁、第四变截面梁上端中部设有与所述上层平台连接的双耳环，所述第三变截面梁下端中部设有与中层大轴连接的轴承座，两个变截面横梁端部设有两个连接所述纵摇电动缸的电动缸连接座。
5.根据权利要求3所述的二自由度稳定平台，其特征在于，所述上层平台包括框架，所述框架中端底部设有的两个与所述中层平台连接的单耳环以及与所述纵摇电动缸连接的双耳环。
6.根据权利要求4所述的二自由度稳定平台，其特征在于，
纵摇电动缸一端与中层平台的电动缸连接座固定，另一端与上层平台的电动缸连接双耳环固定；所述中层平台及所述上层平台与电动缸连成一体。
7.根据权利要求5所述的二自由度稳定平台，其特征在于，
横摇电动缸一端与下层平台连接，另一端与曲柄连杆连接，曲柄连杆与中层平台上的中层大轴相连；中层平台和下层平台与电动缸连成一体。
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