CN104192324A - 摆臂式自转同步空间三维模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种摆臂式自转同步空间三维模拟器，包括轿厢、轿厢基座、支架、摆臂、公转系统、水平转动系统、自转系统；公转系统驱动轿厢做公转运动；通过公转驱动机构带动减速机增大扭矩后带动摆臂进行往返转动，将固定在摆臂一端的轿厢沿一驱动轴做公转运动；水平转动系统将固定在摆臂之间的轿厢基座以两端轴承支撑点做轴线，通过固定在公转周线上的水平驱动机构带动直齿圆锥齿轮经过“Z”型传动后驱动轿厢基座转动，形成保持与地面水平的运动；自转系统通过在轿厢基座上与公转轴线穿透成直角为轴线转动的运动，通过自转驱动机构驱动回转支撑带动轿厢形成自转运动。本发明突破传统模式无法保持自我水平运动的瓶颈，可提高定位的精确度。
Description
技术领域
本发明属于飞行模拟器技术领域，涉及一种三维模拟器，尤其涉及一种摆臂式自转同步空间三维模拟器。
背景技术
伴随着国家经济的快速发展，在玉兔登上月球后，普通大众对于探索太空奥秘的情绪日渐增强，然而这个神秘而又向往的地方，在古今中来能进入太空之人寥寥可数，举国之力方可完成的事情，早已将普通大众永久的拒之门外。
人们开始借助模拟设备来完成自己翱翔太空的梦想，面对市面上常规多自由度的模拟设备如大摆锤等，此等设备不仅占地面积大其外观结构也很庞大，设备资金较高，这样的大型设备均安装在大型的游乐场所，相应的，游玩人员付出的成本也相对较多，这样的设备也不可能让人们如同宇航员般随心所欲地摆出任意姿态。
为应对上述问题，解决人们在空间三维转动，任意形态姿势，满足对于失重感觉的向往，同时解决设备投入大、占地面积大、不可移动等问题，本发明摆臂式自转同步空间三维模拟器应运而生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种摆臂式自转同步空间三维模拟器，突破传统模式无法保持自我水平运动的瓶颈，可提高定位的精确度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种摆臂式自转同步空间三维模拟器，所述三维模拟器包括：轿厢、左右支架、左摆臂、右摆臂、公转驱动电机、配重块、水平驱动电机、踏步、动力轴、轿厢基座、自转驱动电机、带座轴承、上直线锥齿齿轮、传动小直线锥齿轮、传动轴、下直线锥齿齿轮、回转支撑、齿轮；
左摆臂、右摆臂分别配有配重块；
公转驱动电机带动动力轴通过左右两个带座轴承安装固定在左右支架上，左摆臂和右摆臂安装在动力轴上，当公转驱动电机运动时就能通过动力轴带动摆臂进行转动实现公转运动；
水平驱动电机安装在动力轴的一端与上直齿锥齿齿轮连接，上直齿锥齿齿轮与动力轴通过轴承嵌套使用带座轴承固定，与安装在传动轴一端小直齿锥齿齿轮啮合，传动轴固定在右摆臂腔体内，传动轴另一端小直齿锥齿齿轮与下直齿锥齿齿轮啮合，下直齿锥齿齿轮与轿厢基座连接固定；轿厢基座安装在双摆臂的一端通过轴承固定限位并保持其可以在外力驱动下转动；当驱动电机静止时，摆臂转动小直齿锥齿齿轮围绕上直齿锥齿齿轮转动，通过传动轴另一端的小直齿锥齿齿轮同步转动带动下直齿锥齿齿轮和轿厢基座运动所以轿厢会保持水平状态，通过角度传感器的信号反馈控制驱动电机转动能使轿厢跟随摆臂运动；
通过安装在轿厢基座上的自转驱动电机带动齿轮使回转支撑转动，将安装在回转支撑上的轿厢转动；
设备在静止状态下人员通过踏步进入轿厢内，就坐与安装在轿厢上的座位上；体验开始后，公转驱动电机带动安装在动力轴上的左摆臂和右摆臂将轿厢升起，此时水平驱动电机会通过安装在轴线上角度传感器的反馈信息保证轿厢处于水平状态；到达起始点后在中央信号控制下公转驱动电机，水平驱动电机和自转驱动电机进行同步或异步运动，便能组合出各种动作状态例如空中翻滚、跳跃、过山车的急速下坠等动作场景模拟。
一种摆臂式自转同步空间三维模拟器，所述三维模拟器包括：轿厢、轿厢基座、支架、摆臂、公转系统、水平转动系统、自转系统；
所述公转系统包括公转驱动机构，水平转动系统包括水平驱动机构，自转系统包括自转驱动机构；
所述公转系统承载水平转动系统与自转系统的设备重量，是水平转动系统与自转系统运动的支撑与基础；
所述公转系统驱动轿厢做公转运动；通过公转驱动机构带动减速机增大扭矩后带动摆臂进行往返转动，将固定在摆臂一端的轿厢沿一驱动轴做公转运动；
所述水平转动系统驱动轿厢做水平运动；将固定在摆臂之间的轿厢基座以两端轴承支撑点做轴线，通过固定在公转周线上的水平驱动机构带动直齿圆锥齿轮经过“Z”型传动后驱动轿厢基座转动，形成保持与地面水平的运动；
所述自转系统驱动轿厢自转；通过在轿厢基座上与公转轴线穿透成直角为轴线转动的运动，通过自转驱动机构驱动回转支撑带动轿厢形成自转运动。
作为本发明的一种优选方案，在摆臂的另一端配加负重，寻求摆臂两端负重均衡。
作为本发明的一种优选方案，所述三维模拟器包括两个摆臂，分别为第一摆臂、第二摆臂；公转驱动机构为公转驱动电机，水平驱动机构为水平驱动电机，自转驱动机构为自转驱动电机；第一摆臂、第二摆臂配有配重块。
作为本发明的一种优选方案，所述三维模拟器还包括：动力轴、带座轴承、上直线锥齿齿轮、传动小直线锥齿轮、传动轴、下直线锥齿齿轮、回转支撑、齿轮；
公转驱动电机带动动力轴通过带座轴承安装固定在支架上，第一摆臂和第二摆臂安装在动力轴上，当公转驱动电机运动时就能通过动力轴带动摆臂进行转动实现公转运动；
水平驱动电机安装在动力轴的一端与上直齿锥齿齿轮连接，上直齿锥齿齿轮与动力轴通过轴承嵌套使用带座轴承固定，与安装在传动轴一端小直齿锥齿齿轮啮合，传动轴固定在右摆臂腔体内，传动轴另一端小直齿锥齿齿轮与下直齿锥齿齿轮啮合；下直齿锥齿齿轮与轿厢基座连接固定；轿厢基座安装在双摆臂的一端通过轴承固定限位并保持其能在外力驱动下转动；当驱动电机静止时，摆臂转动小直齿锥齿齿轮围绕上直齿锥齿齿轮转动，通过传动轴另一端的小直齿锥齿齿轮同步转动带动下直齿锥齿齿轮和轿厢基座运动所以轿厢会保持水平状态，通过角度传感器的信号反馈控制驱动电机转动能使轿厢跟随摆臂运动；
通过安装在轿厢基座上的自转驱动电机带动齿轮使回转支撑转动，将安装在回转支撑上的轿厢转动。
作为本发明的一种优选方案，体验开始后，公转驱动电机带动安装在动力轴上的第一摆臂和第二摆臂将轿厢升起，此时水平驱动电机会通过安装在轴线上角度传感器的反馈信息保证轿厢处于水平状态；
到达起始点后在中央信号控制下公转驱动电机，水平驱动电机和自转驱动电机进行同步或异步运动，便能组合出各种动作状态的场景模拟。
作为本发明的一种优选方案，所述三维模拟器包括踏步；设备在静止状态下人员通过踏步进入轿厢内，就坐与安装在轿厢上的座位上。
本发明主要特点在于：1，本发明是双臂式可顺时逆时针带动轿厢转动作公转运动方式。2)本发明中载人轿厢可以在双摆臂做公转运动时保持自我的水平运动。3)本发明可以在双臂做公转运动，轿厢保持水平运动同时载人轿厢也可做自我自转运动。
本发明的有益效果在于：本发明提出的摆臂式自转同步空间三维模拟器，突破传统模式无法保持自我水平运动的瓶颈，可提高定位的精确度。本发明解决了常规自由度受驱动部件行程的限制，无法进行自转和公转的问题，解决了模拟平台无法进行水平运动的问题。
附图说明
图1-1为本发明三维模拟器的前轴等侧图。
图1-2为本发明三维模拟器的后轴等侧图。
图1-3为本发明三维模拟器的前视图剖面图。
图2-1为本发明轿厢水平运动传动的结构图(图1-3中A区域的放大部分)。
图2-2为本发明轿厢自转运动的结构图(图1-3中B区域的放大部分)。
图3-1为本发明双臂升起轿厢水平运行状态图。
图3-2为本发明实例公转、解除水平、与自转组合运行状态图。
附图标注如下：
1.轿厢 2.左右支架 3.左摆臂 31右摆臂
4.公转驱动电机 5.配重块 6.水平驱动电机 7.踏步
8.动力轴 9.轿厢基座 10.自转驱动电机 11.带座轴承
12.上直线锥齿齿轮 13.传动小直线锥齿轮 14.传动轴
15.下直线锥齿齿轮 16.回转支撑 17.齿轮
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1-1至图3-2，本发明揭示了一种摆臂式自转同步空间三维模拟器，本发明可以模拟太空环境状态进科学研究，也可以模拟过山车作为游乐设备。所述三维模拟器包括：轿厢1、左右支架2、左摆臂3、右摆臂31、公转驱动电机4、配重块5、水平驱动电机6、踏步7、动力轴8、轿厢基座9、自转驱动电机10、带座轴承11、上直线锥齿齿轮12、传动小直线锥齿轮13、传动轴14、下直线锥齿齿轮15、回转支撑16、齿轮17；左摆臂3、右摆臂31分别配有配重块5。
1.公转：公转运动如同地球围绕太阳转动相同，通过公转驱动电机4带动动力轴8通过左右两个带座轴承11安装固定在左右支架2上，左摆臂3和右摆臂31安装在动力轴8上(请参见图1-3)，当公转驱动电机4运动时就可以通过动力轴带动摆臂进行转动实现公转运动(请参见图3-1)。
2.轿厢水平运动：水平运动是指摆臂在运动时为配合模拟状态需求要将轿厢保持水平，以达到情景效果。水平驱动电机安装在动力轴的一端与上直齿锥齿齿轮12连接，上直齿锥齿齿轮12与动力轴8通过轴承嵌套使用带座轴承12固定，与安装在传动轴14一端小直齿锥齿齿轮13啮合，传动轴14固定在右摆臂31腔体内，传动轴14另一端小直齿锥齿齿轮13与下直齿锥齿齿轮15啮合，下直齿锥齿齿轮15与轿厢基座9连接固定(请参见图1-3与图2-1)，轿厢基座9安装在双摆臂的一端通过轴承固定限位并保持其可以在外力驱动下转动。当驱动电机静止时，摆臂转动小直齿锥齿齿轮13围绕上直齿锥齿齿轮12转动，通过传动轴14另一端小直齿锥齿齿轮13同步转动带动下直齿锥齿齿轮15和轿厢基座9运动所以轿厢会保持水平状态(请参见图3-1)，通过角度传感器的信号反馈控制驱动电机6转动可以使轿厢跟随摆臂运动。
3.自转：自转如同地球在围绕太阳公转的同时也沿自我轴线转动，出现昼夜之分。本发明自转是通过安装在轿厢基座9上的自转驱动电机10带动齿轮17使回转支撑16转动，将安装在回转支撑16上的轿厢1转动。
设备在静止状态下人员通过踏步7(踏步7为本发明配套件，这里不再做阐述)进入轿厢1内，就坐与安装在轿厢上的座位上。体验开始后，公转驱动电机4带动安装在动力轴8上的左摆臂3和右摆臂31将轿厢1升起，此时水平驱动电机6会通过安装在轴线上角度传感器的反馈信息保证轿厢处于水平状态(请参见图3-1)。到达起始点后在中央信号控制下公转驱动电机4，水平驱动电机6和自转驱动电机10进行同步或异步运动，便可组合出各种动作状态例如空中翻滚、跳跃、过山车的急速下坠等动作场景模拟(请参见3-2)。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，可以只使用一个摆臂。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，公转系统的驱动机构、水平转动系统的驱动机构、自转系统的驱动机构可以为其他驱动机构，不一定为驱动电机。
综上所述，本发明提出的摆臂式自转同步空间三维模拟器，突破传统模式无法保持自我水平运动的瓶颈，可提高定位的精确度。本发明解决了常规自由度受驱动部件行程的限制，无法进行自转和公转的问题，解决了模拟平台无法进行水平运动的问题。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (7)
1.一种摆臂式自转同步空间三维模拟器，其特征在于，所述三维模拟器包括：轿厢(1)、左右支架(2)、左摆臂(3)、右摆臂(31)、公转驱动电机(4)、配重块(5)、水平驱动电机(6)、踏步(7)、动力轴(8)、轿厢基座(9)、自转驱动电机(10)、带座轴承(11)、上直线锥齿齿轮(12)、传动小直线锥齿轮(13)、传动轴(14)、下直线锥齿齿轮(15)、回转支撑(16)、齿轮(17)；
所述左摆臂(3)、右摆臂(31)分别配有配重块(5)；
公转驱动电机(4)带动动力轴(8)通过左右两个带座轴承(11)安装固定在左右支架(2)上，左摆臂(3)和右摆臂(31)安装在动力轴(8)上，当公转驱动电机(4)运动时就能通过动力轴带动摆臂进行转动实现公转运动；
水平驱动电机(6)安装在动力轴(8)的一端与上直齿锥齿齿轮(12)连接，上直齿锥齿齿轮(12)与动力轴(8)通过轴承嵌套使用带座轴承(12)固定，与安装在传动轴(14)一端小直齿锥齿齿轮(13)啮合，传动轴(14)固定在右摆臂(31)腔体内，传动轴(14)另一端小直齿锥齿齿轮(13)与下直齿锥齿齿轮(15)啮合，下直齿锥齿齿轮(15)与轿厢基座(9)连接固定；轿厢基座(9)安装在双摆臂的一端通过轴承固定限位并保持其可以在外力驱动下转动；当驱动电机静止时，摆臂转动小直齿锥齿齿轮(13)围绕上直齿锥齿齿轮(12)转动，通过传动轴(14)另一端的小直齿锥齿齿轮(13)同步转动带动下直齿锥齿齿轮(15)和轿厢基座(9)运动所以轿厢会保持水平状态，通过角度传感器的信号反馈控制驱动电机(6)转动能使轿厢跟随摆臂运动；
通过安装在轿厢基座(9)上的自转驱动电机(10)带动齿轮(17)使回转支撑(16)转动，将安装在回转支撑(16)上的轿厢(1)转动；
设备在静止状态下人员通过踏步(7)进入轿厢(1)内，就坐与安装在轿厢内的座位上；体验开始后，公转驱动电机(4)带动安装在动力轴(8)上的左摆臂(3)和右摆臂(31)将轿厢(1)升起，此时水平驱动电机(6)会通过安装在轴线上角度传感器的反馈信息保证轿厢处于水平状态；到达起始点后在中央信号控制下公转驱动电机(4)，水平驱动电机(6)和自转驱动电机(10)进行同步或异步运动，便能组合出各种动作状态的场景模拟。
2.一种摆臂式自转同步空间三维模拟器，其特征在于，所述三维模拟器包括：轿厢、轿厢基座、支架、摆臂、公转系统、水平转动系统、自转系统；
所述公转系统包括公转驱动机构，水平转动系统包括水平驱动机构，自转系统包括自转驱动机构；
所述公转系统承载水平转动系统与自转系统的设备重量，是水平转动系统与自转系统运动的支撑与基础；
所述公转系统驱动轿厢做公转运动；通过公转驱动机构带动减速机增大扭矩后带动摆臂进行往返转动，将固定在摆臂一端的轿厢沿一驱动轴做公转运动；
所述水平转动系统驱动轿厢做水平运动；将固定在摆臂之间的轿厢基座以两端轴承支撑点做轴线，通过固定在公转轴线上的水平驱动机构带动直齿圆锥齿轮经过“Z”型传动后驱动轿厢基座转动，形成保持与地面水平的运动；
所述自转系统驱动轿厢自转；通过自转驱动机构驱动安装在轿厢基座上的回转支撑轴承带动轿厢沿与水平运动轴线相交成直角为轴线进行转动的运动，形成自转运动。
3.根据权利要求2所述的摆臂式自转同步空间三维模拟器，其特征在于：
在摆臂的另一端配加负重，寻求摆臂两端负重均衡。
4.根据权利要求2所述的摆臂式自转同步空间三维模拟器，其特征在于：
所述三维模拟器包括两个摆臂，分别为第一摆臂(3)、第二摆臂(31)；公转驱动机构为公转驱动电机(4)，水平驱动机构为水平驱动电机(6)，自转驱动机构为自转驱动电机(10)；第一摆臂(3)、第二摆臂(31)配有配重块(5)。
5.根据权利要求4所述的摆臂式自转同步空间三维模拟器，其特征在于：
所述三维模拟器还包括：动力轴(8)、带座轴承(11)、上直线锥齿齿轮(12)、传动小直线锥齿轮(13)、传动轴(14)、下直线锥齿齿轮(15)、回转支撑(16)、齿轮(17)；
公转驱动电机(4)带动动力轴(8)通过带座轴承(11)安装固定在支架(2)上，第一摆臂(3)和第二摆臂(31)安装在动力轴(8)上，当公转驱动电机(4)运动时就能通过动力轴带动摆臂进行转动实现公转运动；
水平驱动电机(6)安装在动力轴(8)的一端与上直齿锥齿齿轮(12)连接，上直齿锥齿齿轮(12)与动力轴(8)通过轴承嵌套使用带座轴承(12)固定，与安装在传动轴(14)一端小直齿锥齿齿轮(13)啮合，传动轴(14)固定在右摆臂(31)腔体内，传动轴(14)另一端小直齿锥齿齿轮(13)与下直齿锥齿齿轮(15)啮合；下直齿锥齿齿轮(15)与轿厢基座(9)连接固定；轿厢基座(9)安装在双摆臂的一端通过轴承固定限位并保持其能在外力驱动下转动；当驱动电机静止时，摆臂转动小直齿锥齿齿轮(13)围绕上直齿锥齿齿轮(12)转动，通过传动轴(14)另一端的小直齿锥齿齿轮(13)同步转动带动下直齿锥齿齿轮(15)和轿厢基座(9)运动所以轿厢会保持水平状态，通过角度传感器的信号反馈控制驱动电机(6)转动能使轿厢跟随摆臂运动；
通过安装在轿厢基座(9)上的自转驱动电机(10)带动齿轮(17)使回转支撑(16)转动，将安装在回转支撑(16)上的轿厢(1)转动。
6.根据权利要求4所述的摆臂式自转同步空间三维模拟器，其特征在于：
体验开始后，公转驱动电机(4)带动安装在动力轴(8)上的第一摆臂(3)和第二摆臂(31)将轿厢(1)升起，此时水平驱动电机(6)会通过安装在轴线上角度传感器的反馈信息保证轿厢处于水平状态；
到达起始点后在中央信号控制下公转驱动电机(4)，水平驱动电机(6)和自转驱动电机(10)进行同步或异步运动，便能组合出各种动作状态的场景模拟。
7.根据权利要求2所述的摆臂式自转同步空间三维模拟器，其特征在于：
所述三维模拟器包括踏步(7)；设备在静止状态下人员通过踏步(7)进入轿厢(1)内，就坐与安装在轿厢上的座位上。
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