CN103680244B - 动车模拟器运动平台 - Google Patents

Abstract

一种动车模拟器运动平台,涉及一种模拟器运动平台，包括伺服电机、两台左蜗轮丝杆机、两台右蜗轮丝杆机、换向器以及连接杆，所述伺服电机的主轴通过换向器以及连接杆、联轴器分别与两台左蜗轮丝杆机、两台右蜗轮丝杆机连接，当右边两台蜗轮丝杆机同步上升时，左边两台蜗轮丝杆机就同步下降。本发明可实现动车模拟器能感受到动车在弯道上行驶时是向里倾斜的效果，可使动车驾驶训练更加安全、经济、高效和逼真，适用于铁路动车组、城轨交通和电力机车等模拟驾驶器。

Description

动车模拟器运动平台

技术领域

本发明涉及一种模拟器运动平台，特别涉及一种新型动车模拟器运动平台。

背景技术

动车组就是把带动力的车辆与不带动力的车辆按照预定的参数编成一组，带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车。

动车模拟器（国外叫高速列车模拟器）是一种安全、高效的培训列车司机的工具。目前模拟器其功能不断完善，技术日臻成熟。尤其是操作环境模拟的逼真度已经达到很高的水平。无论在国外还是在国内都广泛用于列车司机的培训、考核。利用模拟器不但可以节约培训成本，同时还可以提高培训质量，缩短培训时间。

一般模拟器由驾驶舱，视景子系统，声音子系统，运动子系统，监控台以及计算机系统组成。运动平台是动车仿真器的重要组成部分。它提供了列车运动过程中司机能感觉到瞬时过载动感，重力分量的持续感以及部分抖动、冲击信息，使仿真器运行更加逼近真实列车运行情况。

因为高速铁路都是无缝钢轨，使车轮平滑通过两钢轨接缝处，不会产生振动，而且时速300公里以上的高速铁路采用的是无砟轨道，就是没有石子的整体式道床来保证平顺性，所以动车在运行中产生侧倾、俯仰和摇头等姿态的变化幅度很小,特别是摇头姿态的变化在司机室中基本觉察不到。

动车在运行中的变化大的就只有弯道了，我们注意观察就会发现，动车在弯道上行驶时，车厢是向里倾斜的，这种通过弯道时的向心力主要是通过提高弯道外侧钢轨的高度，利用外轨超高，使车体向弯道内侧倾斜而获得，作为动车模拟器运动平台就是要解决的问题。

目前国内外动车模拟驾驶器运动平台大多采用基于液压伺服缸6自由度并联机构运动平台,存在固有频率低、运行维护成本高、体积大、有污染等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种模拟动车在弯道上行驶时动车模拟器能感受到是向里倾斜的动车模拟器运动平台。

解决上述技术问题的技术方案是：一种动车模拟器运动平台,包括伺服电机、两台左蜗轮丝杆机、两台右蜗轮丝杆机、换向器以及连接杆，所述伺服电机的主轴通过换向器以及连接杆、联轴器分别与两台左蜗轮丝杆机、两台右蜗轮丝杆机连接。

本发明的进一步技术方案是：所述的左蜗轮丝杆机和两台右蜗轮丝杆机均包括箱体端盖、升降机箱体、蜗轮、蜗杆、密封装置、保护套、连接法兰、提升丝杆、止推轴承、润滑脂添加口、轴承、安装座、轴承端盖；所述的箱体端盖安装在升降机箱体的端部，升降机箱体的底部与安装座相连接，升降机箱体上设有所述的润滑脂添加口；升降机箱体内水平方向通过轴承、轴承端盖安装有所述的蜗杆、竖向安装有所述的蜗轮，蜗杆的一端作为输入轴，另一端作为输出端，在该蜗杆两端伸出升降机箱体的位置处安装有所述的密封装置；所述的蜗轮的顶部安装有止推轴承；该蜗轮与蜗杆相啮合；所述蜗轮中部设有螺纹孔，该螺纹孔内安装有所述的提升丝杆，提升丝杆的顶部穿出升降机箱体与连接法兰相连接，提升丝杆的底部伸入保护套中。

本发明的再进一步技术方案是：所述的换向器包括第一换向器、第二换向器和第三换向器，所述的连接杆有六条，所述的联轴器有十三个，该十三个联轴器分别是第一～十三联轴器，所述伺服电机的主轴通过第一联轴器与第一换向器的纵轴相接,第一换向器的第一纵轴锥齿轮和第一横轴锥齿轮相互啮合并通过第一横轴分别套接在第二联轴器、第三联轴器上；第二联轴器通过第一连接杆与第四联轴器连接到第二换向器，第二换向器的第二纵轴锥齿轮和第二横轴锥齿轮相互啮合并通过第二横轴分别套接在第五联轴器、第六联轴器上，第五联轴器通过第二连接杆与第七联轴器接第一右蜗轮丝杆机的第一输入轴，第六联轴器通过第三连接杆与第八联轴器连接到第二右蜗轮丝杆机的第二输入轴，第三联轴器通过第四连接杆与第九联轴器连接到第三换向器，第三换向器的第三纵轴锥齿轮和第三横轴锥齿轮相互啮合并通过第三横轴分别套接在第十联轴器、第十一联轴器上，第十联轴器通过第五连接杆与第十二联轴器连接第一左蜗轮丝杆机的第三输入轴，第十一联轴器通过第六连接杆与第十三联轴器接到第二左蜗轮丝杆机的第四输入轴。

本发明的进一步技术方案是：所述的换向器包括换向器箱体、通过换向器轴承安装在换向器箱体内的换向器横轴、换向器纵轴，所述的换向器横轴上安装有换向器横轴锥齿轮，换向器纵轴上安装有换向器纵轴锥齿轮，该换向器横轴锥齿轮与换向器纵轴锥齿轮相啮合。

本发明的再进一步技术方案是：所述的联轴器包括两个半联轴器、柱销、挡圈，所述的两个半联轴器上均布有多个柱销安装孔，该两个半联轴器之间安装有所述的挡圈；所述的柱销一端通过螺母、垫圈安装在一个半联轴器的各柱销安装孔上，柱销的另一端通过弹性圈安装在另一个半联轴器的各柱销安装孔上。

由于采用上述结构，本发明之动车模拟器运动平台与现有技术相比，具有以下有益效果：

1．可实现动车模拟器能感受到动车在弯道上行驶时是向里倾斜的效果：

由于本发明包括伺服电机、两台左蜗轮丝杆机、两台右蜗轮丝杆机、三台换向器、六条连接杆，当伺服电机得到控制器传给的信号时，将通过十字换向器、联轴器及连接杆的转动后，使得两台左蜗轮丝杆机共同作向上作直线运动，此时的两台右蜗轮丝杆机则共同作向下直线运动，反之，两台左蜗轮丝杆机共同作向下作直线运动，此时的两台右蜗轮丝杆机则共同作向上直线运动，由此就可实现动车模拟器能感受到动车在弯道上行驶时是向里倾斜的效果，可使动车驾驶训练更加安全、经济、高效和逼真。

2．本发明的设计巧妙，采用电机输出轴直接驱动技术，能在极短时间内达到目标位置，克服了液压、气动和电动推杆模拟器的成本高、笨重、动态性能慢等缺点。

3．本发明采用两个两台蜗轮丝杆升降机的组合使用，伺服电机按一定程序准确地控制调整两台左蜗轮丝杆升降机提升,同时两台右蜗轮丝杆升降机下降，该蜗轮丝杆升降机是一种基础起重部件，具有结构紧凑、体积小、重量轻、无噪音、安全方便、使用灵活、可靠性高、动力源广泛、配套功能多、使用寿命长等许多优点。

4．本发明结构简单，稳定性好，适用范围广，不只是适用于铁路动车组，同样适用于城轨交通，电力机车等模拟驾驶器，因此动车模拟器运动平台适于大规模推广应用。

下面，结合附图和实施例对本发明之动车模拟器运动平台的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之动车模拟器运动平台的结构原理图，

图2：本发明之动车模拟器运动平台的结构示意图，

图3：实施例一所述蜗轮丝杆机的结构示意图，

图4：实施例一所述换向器的结构示意图，

图5～图6：实施例一所述联轴器的结构示意图，

图5：主视图，图6：图5的左视图。

具体实施方式

实施例一：

图1、图2中公开的是一种动车模拟器运动平台，该动车模拟器运动平台包括伺服电机、两台左蜗轮丝杆机、两台右蜗轮丝杆机、三台换向器、六条连接杆、十三个联轴器，所述的三台换向器分别是十字型结构的第一换向器、第二换向器、第三换向器，所述的十三个联轴器分别是第一～十三联轴器，

所述的左蜗轮丝杆机和两台右蜗轮丝杆机均包括箱体端盖A1、升降机箱体A2、蜗轮A3、蜗杆A4、密封装置A5、保护套A6、连接法兰A7、提升丝杆A8、止推轴承A9、润滑脂添加口A10、轴承A11、安装座A12、轴承端盖A13（参见图3）；所述的箱体端盖A1安装在升降机箱体A2的端部，升降机箱体A2的底部与安装座A12相连接，升降机箱体A2上设有所述的润滑脂添加口A10；升降机箱体A2内水平方向通过轴承A11、轴承端盖A13安装有所述的蜗杆A4、竖向安装有所述的蜗轮A3，蜗杆A4的一端作为输入轴，另一端作为输出端，在该蜗杆A4两端伸出升降机箱体A2的位置处安装有所述的密封装置A5；所述的蜗轮A3的顶部安装有止推轴承A9；该蜗轮A3与蜗杆A4相啮合；所述蜗轮A3中部设有螺纹孔，该螺纹孔内安装有所述的提升丝杆A8，提升丝杆A8的顶部穿出升降机箱体A2与连接法兰A7相连接，提升丝杆A8的底部伸入保护套A6中。

所述的换向器包括换向器箱体B1、通过轴承B2安装在换向器箱体B1内的横轴B3、纵轴B4（参见图4），所述的横轴B3上安装有横轴锥齿轮B5，纵轴B4上安装有纵轴锥齿轮B6，该横轴锥齿轮B5与纵轴锥齿轮B6相啮合。

所述的联轴器包括两个半联轴器C1、柱销C2、挡圈C3（参见图5～图6），所述的两个半联轴器C1上均布有多个柱销安装孔，该两个半联轴器C1之间安装有所述的挡圈C3；所述的柱销C2一端通过螺母C4、垫圈C5安装在一个半联轴器的各柱销安装孔上，柱销C2的另一端通过弹性圈C6安装在另一个半联轴器的各柱销安装孔上。

所述伺服电机1的主轴2通过第一联轴器3与第一换向器5的纵轴4相接,第一换向器5的第一纵轴锥齿轮6和第一横轴锥齿轮7相互啮合并通过第一横轴8分别套接在第二联轴器9、第三联轴器10上，第二联轴器9通过第一连接杆11与第四联轴器12连接到第二换向器13，第二换向器13的第二纵轴锥齿轮14和第二横轴锥齿轮15相互啮合并通过第二横轴16分别套接在第五联轴器17、第六联轴器18上，此时第五联轴器17通过第二连接杆19与第七联轴器20接第一右蜗轮丝杆机21的第一输入轴22，在第一输入轴22的带动下，见图3提升丝杆8向上作直线运动，同理第六联轴器18通过第三连接杆23与第八联轴器24接到第二右蜗轮丝杆机25的第二输入轴26，在第二输入轴26的带动下，见图3提升丝杆8向上作直线运动，需要说明的是第一右蜗轮丝杆机21和第二右蜗轮丝杆机25的提升丝杆8（见图3）是同步上升的；第三联轴器10通过第四连接杆27与第九联轴器28接到第三换向器29的第三纵轴锥齿轮30和第三横轴锥齿轮31相互啮合并通过第三横轴32分别套接在第十联轴器33、第十一联轴器34上，此时第十联轴器33通过第五连接杆35与第十二联轴器36接第一左蜗轮丝杆机37的第三输入轴38，在输入轴38的带动下，第一左蜗轮丝杆机37的提升丝杆8（见图3）向下作直线运动，同理第十一联轴器34通过第六连接杆39与第十三联轴器40接到第二左蜗轮丝杆机41的第四输入轴43，在第四输入轴43的带动下，第二左蜗轮丝杆机41的提升丝杆8（见图3）向下作直线运动。

由于第二换向器13与第三换向器29选择的换向不同，当第一右蜗轮丝杆机21和第二右蜗轮丝杆机25同步上升时，第一左蜗轮丝杆机37和第二左蜗轮丝杆机41就同步下降。

本动车模拟器运动平台安装在动车的车体与转向架之间，车的左右两边各装有一对蜗轮丝杆机，经控制器的信号后，产生一边蜗轮丝杆机上升的同时，另一边就下降，因而就有感受到动车在弯道上行驶时是向里倾斜的效果。

Claims (4)

1.一种动车模拟器运动平台,其特征在于：包括伺服电机、两台左蜗轮丝杆机、两台右蜗轮丝杆机、换向器以及连接杆，所述伺服电机的主轴通过换向器以及连接杆、联轴器分别与两台左蜗轮丝杆机、两台右蜗轮丝杆机连接；

所述的换向器包括第一换向器（5）、第二换向器（13）和第三换向器（29），所述的连接杆有六条，所述的联轴器有十三个，该十三个联轴器分别是第一～十三联轴器，所述伺服电机（1）的主轴（2）通过第一联轴器（3）与第一换向器（5）的纵轴（4）相接,第一换向器（5）的第一纵轴锥齿轮（6）和第一横轴锥齿轮（7）相互啮合并通过第一横轴（8）分别套接在第二联轴器（9）、第三联轴器（10）上；第二联轴器（9）通过第一连接杆（11）与第四联轴器（12）连接到第二换向器（13），第二换向器（13）的第二纵轴锥齿轮（14）和第二横轴锥齿轮（15）相互啮合并通过第二横轴（16）分别套接在第五联轴器（17）、第六联轴器（18）上，第五联轴器（17）通过第二连接杆（19）与第七联轴器（20）接第一右蜗轮丝杆机（21）的第一输入轴（22），第六联轴器（18）通过第三连接杆（23）与第八联轴器（24）连接到第二右蜗轮丝杆机（25）的第二输入轴（26），第三联轴器（10）通过第四连接杆（27）与第九联轴器（28）连接到第三换向器（29），第三换向器（29）的第三纵轴锥齿轮（30）和第三横轴锥齿轮（31）相互啮合并通过第三横轴（32）分别套接在第十联轴器（33）、第十一联轴器（34）上，第十联轴器（33）通过第五连接杆（35）与第十二联轴器（36）连接第一左蜗轮丝杆机（37）的第三输入轴（38），第十一联轴器（34）通过第六连接杆（39）与第十三联轴器（40）接到第二左蜗轮丝杆机（41）的第四输入轴（43）。

2.根据权利要求1所述的动车模拟器运动平台，其特征在于：所述的左蜗轮丝杆机和两台右蜗轮丝杆机均包括箱体端盖（A1）、升降机箱体（A2）、蜗轮（A3）、蜗杆（A4）、密封装置（A5）、保护套（A6）、连接法兰（A7）、提升丝杆（A8）、止推轴承（A9）、润滑脂添加口（A10）、轴承（A11）、安装座（A12）、轴承端盖（A13）；所述的箱体端盖（A1）安装在升降机箱体（A2）的端部，升降机箱体（A2）的底部与安装座（A12）相连接，升降机箱体（A2）上设有所述的润滑脂添加口（A10）；升降机箱体（A2）内水平方向通过轴承（A11）、轴承端盖（A13）安装有所述的蜗杆（A4）、竖向安装有所述的蜗轮（A3），蜗杆（A4）的一端作为输入轴，另一端作为输出端，在该蜗杆（A4）两端伸出升降机箱体（A2）的位置处安装有所述的密封装置（A5）；所述的蜗轮（A3）的顶部安装有止推轴承（A9）；该蜗轮（A3）与蜗杆（A4）相啮合；所述蜗轮（A3）中部设有螺纹孔，该螺纹孔内安装有所述的提升丝杆（A8），提升丝杆（A8）的顶部穿出升降机箱体（A2）与连接法兰（A7）相连接，提升丝杆（A8）的底部伸入保护套（A6）中。

3.根据权利要求1所述的动车模拟器运动平台，其特征在于：所述的换向器包括换向器箱体（B1）、通过换向器轴承（B2）安装在换向器箱体（B1）内的换向器横轴（B3）、换向器纵轴（B4），所述的换向器横轴（B3）上安装有换向器横轴锥齿轮（B5），换向器纵轴（B4）上安装有换向器纵轴锥齿轮（B6），该换向器横轴锥齿轮（B5）与换向器纵轴锥齿轮（B6）相啮合。

4.根据权利要求1或2或3所述的动车模拟器运动平台，其特征在于：所述的联轴器包括两个半联轴器（C1）、柱销（C2）、挡圈（C3），所述的两个半联轴器（C1）上均布有多个柱销安装孔，该两个半联轴器（C1）之间安装有所述的挡圈（C3）；所述的柱销（C2）一端通过螺母（C4）、垫圈（C5）安装在一个半联轴器的各柱销安装孔上，柱销（C2）的另一端通过弹性圈（C6）安装在另一个半联轴器的各柱销安装孔上。