CN104021718B - 一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台 - Google Patents
一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台 Download PDFInfo
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Abstract
一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台,其包括定平台、动平台以及连接这两个平台的三个驱动分支。该三个分支均为结构,每个分支都包含一个平面四连杆驱动子链和一个空间四连杆连接子链。平面四连杆驱动子链中的滑块通过移动副与定平台连接,并通过第一转动副与连杆的一端相连接,该连杆的另一端通过第二转动副与连架杆中部连接,该连架杆的一端通过第三转动副与定平台连接。空间四连杆连接子链中的两根连架杆的一端通过第一球副、第二球副与上述驱动子链连架杆的另一端连接,该两个连架杆的另一端通过第三球副、第四球副与动平台连接。本发明具有可折叠,工作空间大,承载能力强等优点,可应用于各种车辆、舰船等的运动模拟。
Description
技术领域
本发明涉及一种并联机构,特别是一种并联摇摆台。
背景技术
自并联机构问世以来,运动模拟平台一直是其最成功的应用技术之一。随着现代仿真技术的迅速发展,运动模拟台的技术也得到快速的发展,同时人们对它的要求也越来越高。近几十年来,并联运动模拟台中被研究最多、产品最多的就是六自由度并联平台,尤其是著名的Stewart平台,但是在很多情况下,车辆、舰船等的模拟并不需要六自由度,比如模拟车辆在道路的运动时,往往只需要三到四个自由度便可以满足要求,此时采用六自由度模拟平台便造成了不必要的浪费。空间少自由度并联平台与传统的六自由度并联平台相比,具有驱动元件少、结构简单、设计制造和控制的成本相对较低等优点。然而对于一些重型载荷场合,我们需要具有完全相同分支、结构对称,具有向同性的对称少自由度并联机构,这样便可以使得机构的受力性能好,承载能力强。中国发明专利CN200710064987.3提出了一种具有两转一移的新型三自由度并联机器人机构,该机构有四条驱动支链,且每条支链的结构相同,其具有结构对称,运动副简单,工作空间大等优点,但是其缺点在于机构的承载能力不大;中国发明专利CN200810051086.5提出了一种三自由度运动模拟台,该发明重心低,承载能力强,但是此模拟台结构复杂,工作空间小;中国发明专利CN201210135821.7提出一种具有高灵活性的三自由度并联机构,能够实现两维转动和一维移动,但是其不足在于三个驱动分支不对称布置,结构的受力性能不好,不能承受很大的负载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有可折叠,占用体积小,工作空间大,承载能力强的含有闭环子链的三自由度并联摇摆台。
本发明的技术方案如下:
本发明主要包括定平台、动平台以及连接这两个平台的结构相同的三个驱动分支。三个分支均为PRRR4S结构,且呈均匀对称布置,每个分支都包含一个平面四连杆驱动子链和一个空间四连杆连接子链。其中,平面四连杆驱动子链中的滑块为直线驱动器的动子,通过移动副与定平台连接,并通过第一转动副与连杆的一端连接,该连杆的另一端通过第二转动副与连架杆的中部连接,该连架杆的一端通过第三转动副与定平台连接。空间四连杆连接子链中的第一连架杆和第二连架杆的一端分别通过第一球副、第二球副与上述平面四连杆驱动子链的连架杆的另一端连接,该第一和第二连架杆的另一端分别通过第三球副、第四球副与动平台连接。上述空间四连杆连接子链中的两个连架杆长度相等,且空间四连杆机构在初始位姿下呈平面等腰梯形布置。
所述平面四连杆驱动子链的直线驱动器根据负载情况可以是液压缸导轨滑块机构、电机丝杠滑块机构或者直线电机。
所述平面四连杆驱动子链的滑块可以用双连杆结构代替,驱动器可以采用电动缸或者液压缸进行代替。
所述空间四连杆连接子链中的第一球副、第二球副可以同时替换为一对万向副。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1、可折叠,结构紧凑,占用空间小;
2、工作空间大,不容易产生奇异位形;
3、可实现两转一移耦合运动;
4、对称结构,具有6个支撑杆,受力性能好且承载能力强,可应用于各种车辆、舰船特别是重型装备的运动模拟。
附图说明
图1为本发明实施例1的立体示意简图;
图2为本发明实施例2的立体示意简图;
图3为本发明实施例3的立体示意简图;
图4为本发明实施例4的立体示意简图。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台示意图中,三个分支均为PRRR4S结构,且呈均匀对称布置,每个分支都包含一个平面四连杆驱动子链和一个空间四连杆连接子链。平面四连杆驱动子链中的滑块2为直线驱动器的动子,通过移动副P与定平台1连接,并通过第一转动副R1与连杆3的一端连接,该连杆的另一端通过第二转动副R2与连架杆4的中部连接,连架杆的一端通过第三转动副R3连接在定平台的内圈。空间四连杆连接子链中的第一连架杆5和第二连架杆6的一端分别通过第一球副S1、第二球副S2与上述平面四连杆驱动子链的连架杆的另一端连接,该第一和第二连架杆的另一端分别通过第三球副S3、第四球副S4与动平台7连接。
实施例2
在图2所示的一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台示意图中,三个相同分支的驱动子链的第一转动副R1连接在定平台1的内圈,第三转动副R3连接在定平台的外圈,使得连杆4向平台内分布,其它部件和连接关系与实施例1相同。
实施例3
在图3所示的一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台示意图中,三个分支均为结构,且呈均匀对称布置,每个分支都包含一个平面四连杆驱动子链和一个空间四连杆连接子链。平面四连杆驱动子链中的连架杆2为直线驱动器的定子,其下端通过第一转动副R1与定平台1连接,其上端通过移动副P与连杆3的一端连接,该连杆为直线驱动器的动子,该连杆的另一端通过第二转动副R2与连架杆4的中部连接,该连架杆的一端通过第三转动副R3与定平台连接。空间四连杆连接子链中的第一连架杆5和第二连架杆6的一端分别通过第一球副S1、第二球副S2与上述平面四连杆驱动子链的连架杆的另一端连接,该第一和第二连架杆的另一端分别通过第三球副S3、第四球副S4与动平台7连接。
实施例4
在图4所示的一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台示意图中,三个相同分支的驱动子链的第一转动副R1连接在定平台1的内圈,第三转动副R3连接在定平台1的外圈,使得连杆4向平台内分布,其它部件和连接关系与实施例3相同。
Claims (5)
1.一种含有闭环子链的三自由度并联摇摆台,主要包括定平台、动平台以及连接这两个平台的结构相同的三个驱动分支,其特征在于:所述三个驱动分支均为PRRR4S结构,且呈均匀对称布置,每个分支都包含一个平面四连杆驱动子链和一个空间四连杆连接子链,其中,平面四连杆驱动子链中的滑块为直线驱动器的动子,通过移动副与定平台连接,并通过第一转动副与连杆的一端连接,该连杆的另一端通过第二转动副与连架杆的中部连接,该连架杆的一端通过第三转动副与定平台连接,空间四连杆连接子链中的第一连架杆和第二连架杆的一端分别通过第一球副、第二球副与上述平面四连杆驱动子链的连架杆的另一端连接,该第一和第二连架杆的另一端分别通过第三球副、第四球副与动平台连接。
2.根据权利要求1所述的含有闭环子链的三自由度并联摇摆台,其特征在于:所述平面四连杆驱动子链的直线驱动器根据负载情况采用液压缸导轨滑块机构、电机丝杠滑块机构或者直线电机。
3.根据权利要求1或2所述的含有闭环子链的三自由度并联摇摆台,其特征在于:所述平面四连杆驱动子链的滑块采用双连杆结构代替,驱动器采用电动缸或者液压缸进行代替。
4.根据权利要求3所述的含有闭环子链的三自由度并联摇摆台,其特征在于:所述空间四连杆连接子链中的两个连架杆长度相等,且空间四连杆机构在初始位姿下呈平面等腰梯形布置。
5.根据权利要求4所述的含有闭环子链的三自由度并联摇摆台,其特征在于:所述空间四连杆连接子链中的第一球副、第二球副用一对万向副替换。
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