CN105738062B - 一种可变结构的高低频混合输出并联三维运动台 - Google Patents

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    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
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Abstract

一种可变结构的高低频混合输出并联三维运动台，其主要包括运动输出平台、基础框架以及三条构造形式相同的双输入混联运动链，运动输出平台通过三条双输入混联运动链与基础框架相连，所述双输入混联运动链由双输入闭环单元和传动闭环单元串联组成，双输入闭环单元一端与基础框架连接，构成包含三个转动副和两个移动副的下闭环平面五杆机构，传动闭环单元底部通过传动杆连接板与双输入闭环单元的驱动输出杆固连，第一传动杆和第二传动杆的两端分别通过球副与传动杆连接板和运动输出平台连接。本发明能够实现多自由度、多频率混合形式的运动输出，可用于车辆、船舶和飞行器等复杂的混合动力学环境模拟。

Description

一种可变结构的高低频混合输出并联三维运动台
技术领域
本发明涉及一种并联机构，特别是一种并联三维运动台。
背景技术
随着汽车、航空航天、国防军工等事业的发展，对相关设备提出来更高的要求。在设备研发和制造过程中，需要进行动力学环境模拟实验。并联机构因其精度高，承载能力强，占用空间小等优点被广泛用与设备振动模拟实验。目标设备一般处于常规的低频高幅运动和高频振动混合输出的环境中，且各个目标设备需要的振动自由度性质往往不同，现有的单一驱动的机构并不能提供如此复杂的运动环境，为了使目标设备动力学模拟实验更真实，找到一种可变结构且实现高低频混合输出的并联运动台十分必要。
公开号为CN104458169A的专利提出了一种高低频复合驱动并联二维转动平台，该发明只能进行二维转动，且工作空间受约束分支的限制；公开号为CN104390755A的专利提出了一种高低频复合驱动并联三自由度运动台，该发明可以实现高低频运动输出，并可以进行大范围调姿，但复合驱动单元和目标运动台之间只用一传动支杆连接，刚度要求高，承载难以保证；公开号为CN 104308838A的专利提出了一种高低频复合驱动六自由度并联运动台，该发明需要添加十二个驱动，少自由度平台需要更少的驱动，控制简单，节约能耗。以上提到的这三个专利在构型确定后，自由度性质唯一确定，不能通过改变结构实现更多的自由度性质，为平台的使用提供更多的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现多自由度、多频率混合运动输出的可变结构的高低频混合输出并联三维运动台。
本发明的技术方案如下：
本发明主要包括运动输出平台、基础框架以及三条结构相同的双输入混联运动链；所述双输入混联运动链由双输入闭环单元和传动闭环单元串联组成；所述双输入闭环单元包括转动安装立柱、高频转动电机、高频曲柄、中间滑块、驱动输出杆、低频直线电机和三角安装座，其中，转动安装立柱固定在基础框架的外端，三角安装座固定在基础框架的内端，高频转动电机设在转动安装立柱上，高频曲柄与高频转动电机轴端连接，中间滑块通过转动副一与高频曲柄连接，驱动输出杆一端通过移动副与中间滑块连接，驱动输出杆另一端通过转动副二与低频直线电机的动子连接，低频直线电机设在三角安装座上，双输入闭环单元形成包括三个转动副和两个移动副的下闭环平面五杆机构；所述传动闭环单元包括第一传动杆、第二传动杆和传动杆连接板，传动闭环单元底部通过传动杆连接板与上述双输入闭环单元的驱动输出杆固连，第一传动杆和第二传动杆的下端分别通过第一球副、第二球副与传动杆连接板连接，该第一传动杆和第二传动杆的上端分别通过第三球副、第四球副与运动输出平台连接，上述传动闭环单元与运动输出平台共同形成上闭环机构。
所述传动闭环单元的第一球副、第二球副用万向副替换。
所述传动闭环单元的第一传动杆和第二传动杆长度相等，且上闭环机构在初始位姿下呈平行四边形布置。
所述传动闭环单元的第一传动杆和第二传动杆长度相等，且上闭环机构在初始位姿下呈平面等腰梯形布置。
本发明与现有的相关技术相比具有如下优点：
1、分支的可变结构可以实现输出平台不同的自由度特性。
2、采用高低频双重驱动，可以更真实模拟车辆、船舶和飞行器等复杂的混合动力学环境。
3、分支采用双闭环结构，受力性能好且承载能力强。
4、机构输入驱动数多于输出平台自由度数，增大了机构的工作空间，提高了机构的适应性。
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1中双输入闭环单元的立体示意简图；
图3为本发明实施例1中传动闭环单元的立体示意简图；
图4为本发明实施例2的立体示意简图；
图5为本发明实施例2中传动闭环单元的立体示意简图；
图6为本发明实施例3的传动闭环单元的立体示意简图。
图中：1、基础框架；2、转动安装立柱；3、高频转动电机；4、高频曲柄；5、中间滑块；6、驱动输出杆；7、低频直线电机；8、三角安装座；9、传动杆连接板；10、第一传动杆；11、第二传动杆；12、运动输出平台。
具体实施方式
实施例1
在图1、图2和图3所示的可变结构的高低频混合输出并联三维运动台示意图中，转动安装立柱2固定在基础框架1的外端，三角安装座8固定在基础框架的内端，高频转动电机3设在转动安装立柱上，高频曲柄4与高频转动电机轴端连接，中间滑块5通过转动副一与高频曲柄连接，驱动输出杆6一端通过移动副与中间滑块连接，驱动输出杆另一端通过转动副二与低频直线电机7的动子连接，低频直线电机与三角安装座固连；传动闭环单元底部通过传动杆连接板9与上述驱动输出杆固连，第一传动杆10和第一传动杆11的下端分别通过第一球副、第二球副与传动杆连接板连接，该第一传动杆和第二传动杆的上端分别通过第三球副、第四球副与运动输出平台12连接，上述第一传动杆和第二传动杆长度相等，且该传动闭环机构在初始位姿下呈平行四边形布置。
实施例2
如图4和图5所示，第一传动杆和第二传动杆长度相等，且该传动闭环机构在初始位姿下呈等腰梯形布置，其它构件和连接关系与实施例1相同。
实施例3
如图6所示，第一传动杆10和第一传动杆11的下端分别通过第一万向副、第二万向副与传动杆连接板连接，其它构件和连接关系与实施例1相同。

Claims (4)

1.一种可变结构的高低频混合输出并联三维运动台，它包括运动输出平台、基础框架以及三条构造形式相同的双输入混联运动链，其特征在于：所述双输入混联运动链由双输入闭环单元和传动闭环单元串联组成；所述双输入闭环单元包括转动安装立柱、高频转动电机、高频曲柄、中间滑块、驱动输出杆、低频直线电机和三角安装座，转动安装立柱固定在基础框架的外端，三角安装座固定在基础框架的内端，高频转动电机设在转动安装立柱上，高频曲柄与高频转动电机轴端连接，中间滑块通过转动副一与高频曲柄连接，驱动输出杆一端通过移动副与中间滑块连接，驱动输出杆另一端通过转动副二与低频直线电机的动子连接，低频直线电机设在三角安装座上，上述双输入闭环单元形成包含三个转动副和两个移动副的下闭环平面五杆机构；所述传动闭环单元包括第一传动杆、第二传动杆和传动杆连接板，传动闭环单元底部通过传动杆连接板与上述双输入闭环单元的驱动输出杆固连，第一传动杆和第二传动杆的下端分别通过第一球副、第二球副与传动杆连接板连接，该第一传动杆和第二传动杆的上端分别通过第三球副、第四球副与运动输出平台连接，上述传动闭环单元与运动输出平台共同形成上闭环机构。
2.根据权利要求1所述的可变结构的高低频混合输出并联三维运动台，其特征在于：所述传动闭环单元的第一球副、第二球副用万向副替换。
3.根据权利要求1所述的可变结构的高低频混合输出并联三维运动台，其特征在于：所述传动闭环单元的第一传动杆和第二传动杆长度相等，且上闭环机构在初始位姿下呈平行四边形布置。
4.根据权利要求1所述的可变结构的高低频混合输出并联三维运动台，其特征在于：所述传动闭环单元的第一传动杆和第二传动杆长度相等，且上闭环机构在初始位姿下呈平面等腰梯形布置。
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