CN107575518B - 一种主被动并行输入并联调姿隔振平台 - Google Patents

一种主被动并行输入并联调姿隔振平台 Download PDF

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Abstract

一种主被动并行输入并联调姿隔振平台，其主要包括动平台、定平台以及连接这两个平台的结构完全相同的三个主被动并行输入分支，主被动并行输入分支中包括驱动器和弹性阻尼单元。主被动并行输入分支的一端和定平台连接，另一端通过圆柱副和动平台连接。本发明将驱动器和弹性阻尼单元并行布置，形成主动调姿、被动隔振一体化的刚柔耦合三自由度并联平台，应用于车辆、船舶等载体仪器设备的多维调姿隔振。本发明能同时对载体仪器设备的位姿扰动与振动进行补偿，构型简单、结构紧凑，易于实现。

Description

一种主被动并行输入并联调姿隔振平台
技术领域
本发明涉及一种并联机构，特别是一种主动调姿、被动隔振一体化并联平台。
背景技术
受到外界环境条件的影响，车辆、船舶等在行驶过程中会产生横摇、纵摇、横荡、纵荡和垂荡等多自由度的运动，同时伴随着中高频的振动。大幅度位姿变化及往复振动严重影响载体仪器设备的使用性能，甚至损坏仪器设备造成重大损失。例如，实战中的武器系统往往处于复杂的环境，由此造成的位姿变化及振动会影响武器系统的瞄准、跟踪及发射精度，难以满足现代作战的需求。因此，需要采取一定的措施来消除干扰，为载体仪器设备提供一个相对稳定的工作环境。扰动包含大幅度的位姿变化及中高频的振动，而单一类型驱动器一般只能在特定频率和幅值范围内发挥自己的优势，因此现有位姿补偿与隔振机构一般是分离的。
专利CN103423558A提出了一种耦合型四自由度隔振平台，其驱动为电动缸，主要对低频大振幅的位姿变化进行补偿。同样专利CN102773855A提出的四自由度调姿隔振平台，其驱动为直线电机，主要用于位姿补偿，受限于驱动器的特性对中高频振动隔离效果不佳。专利CN1587739A提出了一种超磁致伸缩主动振动控制平台，在微幅低频的工作环境下隔振效果在98％左右。专利CN105539304A、CN105563466A分别提出了一种含闭环子链的调姿隔振平台，采用直线电机进行主动位姿补偿，在分支中串联隔振器进行被动隔振，平台的承载力、动特性受到串联隔振器的限制。专利CN104924293A提出了一种并联调姿隔振复合平台，通过驱动移动副实现动平台的运动，通过弹簧被动隔离动平台的振动，机构的主动驱动锁住后，动平台实际上处于完全约束的状态，弹簧支链的被动隔振并不能充分发挥作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主动调姿、被动隔振一体化的并联平台。
本发明的技术方案如下：
本发明主要包括动平台、定平台以及连接这两个平台的结构完全相同的三个主被动并行输入分支，主被动并行输入分支中包括驱动器和弹性阻尼单元；主被动并行输入分支的一端和定平台连接，另一端通过圆柱副和动平台连接。主被动并行输入分支有四种结构：
第一种结构：主动调姿部分中的电动缸缸体的尾部通过转动副和定平台连接，电动缸输出杆的端部通过转动副和上连杆连接；被动隔振部分中的直线导轨固定在定平台上，滑块与直线导轨的导柱套接构成移动副，即滑块可以沿导柱移动，该导柱上套有弹簧，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼，不需额外设计阻尼器；连接杆的一端通过转动副和滑块连接，连接杆的另一端通过转动副与电动缸缸体连接；
第二种结构：主动调姿部分中的电动缸缸体的尾部通过转动副和定平台连接，电动缸输出杆的端部通过转动副和上连杆连接；被动隔振部分中的摆动杆的一端通过转动副与定平台连接，该摆动杆的另一端与伸缩杆套接，构成移动副，即伸缩杆可以在摆动杆内伸缩，伸缩杆上套有弹簧，该伸缩杆的另一端通过转动副与电动缸缸体连接，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼,不需额外设计阻尼器；
第三种结构：主动调姿部分中的电动缸缸体的尾部通过转动副和定平台连接，电动缸输出杆的端部通过转动副和下连杆连接；被动隔振部分中的直线导轨固定在定平台上，滑块与直线导轨的导柱套接构成移动副，即滑块可以沿导柱移动，该导柱上套有弹簧，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼，不需额外设计阻尼器；上述下连杆的一端通过转动副和滑块连接，下连杆的另一端通过转动副与上连杆连接；
第四种结构：主动调姿部分中的电机座与定平台固接，电机和减速器与电机座固连，曲柄杆的一端与减速器连接，曲柄杆的另一端通过转动副与连杆滑块连接，连杆滑块通过移动副与下连杆连接；被动隔振部分中的直线导轨固定在定平台上，滑块与直线导轨的导柱套接构成移动副，即滑块可以沿导柱移动，该导柱上套有弹簧，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼，不需额外设计阻尼器；上述下连杆的一端通过转动副和滑块连接，下连杆的另一端通过转动副与上连杆连接。
上述不同结构形式的主被动并行输入分支的弹簧能够替换为弹簧与阻尼器的组合等其它弹性阻尼单元，电动缸能够替换为液压缸等直线运动单元。
上述不同结构形式的主被动并行输入分支的端部能够通过球副与动平台连接，使动平台具有两个转动一个移动的运动特性。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、主动调姿、被动隔振一体化，构型简单、结构紧凑，易于工程实现。
2、通过对刚度等参数的合理配置，被动隔振部分能对车辆、船舶等载体特定频率段内的干扰进行隔离，同时能够有效衰减机构内部由电动缸等刚性驱动器产生的冲击效应，系统的控制难度大大降低。
3、由于驱动器和弹性单元并行输入，弹性单元能够分担系统的载荷，提高系统的动力响应。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意简图。
图2为本发明实施例2的结构示意简图。
图3为本发明实施例3的结构示意简图。
图4为本发明实施例4的结构示意简图。
图中：1、动平台；2、上连杆；3、电动缸输出杆；4、电动缸缸体；5、定平台；6、连接杆；7、直线导轨；8、导柱；9、滑块；10弹簧；11、伸缩杆；12、摆动杆；13、下连杆；14、连杆滑块；15、曲柄杆；16、电机、17、减速器；18、电机座。
具体实施方式
实施例1：
在图1所示的一种主被动并行输入并联调姿隔振平台示意图中，均布的三个结构完全相同的主被动并行输入分支的一端和定平台5连接，另一端通过圆柱副和动平台1连接；主动调姿部分中的电动缸缸体4的尾部通过转动副和定平台5连接，电动缸输出杆3的端部通过转动副和上连杆2连接；被动隔振部分中的直线导轨7固定在定平台5上，滑块9与直线导轨的导柱8套接构成移动副，即滑块9可以沿导柱8移动，上述导柱8上套有弹簧10，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼；连接杆6的一端通过转动副和滑块9连接，连接杆6的另一端通过转动副与电动缸缸体4连接。
实施例2：
在图2所示的一种主被动并行输入并联调姿隔振平台示意图中，均布的三个结构完全相同的主被动并行输入分支的一端和定平台5连接，另一端通过圆柱副和动平台1连接；主动调姿部分中的电动缸缸体4的尾部通过转动副和定平台5连接，电动缸输出杆3的端部通过转动副和上连杆2连接；被动隔振部分中的摆动杆12的一端通过转动副与定平台5连接，该摆动杆12的另一端与伸缩杆11套接，构成移动副，即伸缩杆11可以在摆动杆12内伸缩，伸缩杆11上套有弹簧10，上述伸缩杆11的另一端通过转动副与电动缸缸体4连接，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼。
实施例3：
在图3所示的一种主被动并行输入并联调姿隔振平台示意图中，均布的三个结构完全相同的主被动并行输入分支的一端和定平台5连接，另一端通过圆柱副和动平台1连接；主动调姿部分中的电动缸缸体4的尾部通过转动副和定平台5连接，电动缸输出杆3的端部通过转动副和下连杆13连接；被动隔振部分中的直线导轨7固定在定平台5上，滑块9与直线导轨的导柱8套接构成移动副，即滑块9可以沿导柱8移动，上述导柱8上套有弹簧10，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼；上述下连杆13的一端通过转动副和滑块9连接，下连杆13的另一端通过转动副与上连杆2连接。
实施例4：
在图4所示的一种主被动并行输入并联调姿隔振平台示意图中，均布的三个结构完全相同的主被动并行输入分支的一端和定平台5连接，另一端通过圆柱副和动平台1连接；主动调姿部分中的电机座18与定平台5固接，电机16和减速器17与电机座18固连，曲柄杆15的一端与减速器17连接，曲柄杆15的另一端通过转动副与连杆滑块14连接，连杆滑块14通过移动副与下连杆13连接；被动隔振部分中的直线导轨7固定在定平台上，滑块9与直线导轨的导柱8套接构成移动副，即滑块9可以沿导柱8移动，上述导柱8上套有弹簧10，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼；上述下连杆13的一端通过转动副和滑块9连接，下连杆13的另一端通过转动副与上连杆2连接。

Claims (3)

1.一种主被动并行输入并联调姿隔振平台，其特征在于：它主要包括动平台、定平台以及连接这两个平台的结构完全相同的三个主被动并行输入分支，主被动并行输入分支中包括驱动器和弹性阻尼单元；主被动并行输入分支的一端和定平台连接，另一端通过圆柱副和动平台连接；主被动并行输入分支有两种结构：
第一种结构：主动调姿部分中的电动缸缸体的尾部通过转动副和定平台连接，电动缸输出杆的端部通过转动副和上连杆连接；被动隔振部分中的直线导轨固定在定平台上，滑块与直线导轨的导柱套接构成移动副，即滑块可以沿导柱移动，该导柱上套有弹簧，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼，不需额外设计阻尼器；连接杆的一端通过转动副和滑块连接，连接杆的另一端通过转动副与电动缸缸体连接；
第二种结构：主动调姿部分中的电动缸缸体的尾部通过转动副和定平台连接，电动缸输出杆的端部通过转动副和上连杆连接；被动隔振部分中的摆动杆的一端通过转动副与定平台连接，该摆动杆的另一端与伸缩杆套接，构成移动副，即伸缩杆可以在摆动杆内伸缩，伸缩杆上套有弹簧，该伸缩杆的另一端通过转动副与电动缸缸体连接，阻尼部分采用移动副摩擦阻尼,不需额外设计阻尼器。
2.根据权利要求1所述的一种主被动并行输入并联调姿隔振平台，其特征在于：所述主被动并行输入分支的弹簧替换为弹簧与阻尼器的组合，电动缸替换为液压缸。
3.根据权利要求1所述的一种主被动并行输入并联调姿隔振平台，其特征在于：所述主被动并行输入分支的端部替换为通过球副与动平台连接，使动平台具有两个转动一个移动的运动特性。
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