CN209297542U - 模拟飞行的全向旋转运动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种模拟飞行的全向旋转运动装置，整体上包括基座、立柱、舱体组件、扭转中轴组件、俯仰轴组件以及回转支撑。扭转中轴组件连接在立柱的顶部，舱体组件连接在扭转中轴组件的一端，使舱体组件、扭转中轴组件整体与立柱成L型安装。舱体组件用于实现舱体绕Y轴的全旋转运动，扭转中轴组件用于实现舱体绕X轴的全旋转运动，俯仰轴组件用于实现扭转中轴组件和舱体组件绕Y轴的小角度旋转运动，供体验者上下舱。回转支撑用于实现包括俯仰轴组件、扭转中轴组件、舱体组件在内的整体绕Z轴的全旋转运动。如此，实现整个运动装置整体作为运动平台，在空间三轴360°范围内的自由旋转，运动可叠加，互不干涉影响，实现全形态的飞行驾驶模拟。

Description

模拟飞行的全向旋转运动装置

技术领域

本实用新型涉及多自由度平台技术领域，具体而言涉及一种模拟飞行的全向旋转运动装置。

背景技术

模拟飞行器，也成为飞行训练器，用来模拟飞行器飞行，能够复现飞行器及空中环境并能够进行操作模拟，因此被用来作为作为航天员训练的载体，也可作为用户体验真实飞行的平台。

现有的模拟飞行器基本上是在六自由度平台基础上加上座舱等结构，例如上海象走智能科技有限公司、友擎(上海)软件科技有限公司的飞行模拟器，都是利用六自由度平台的运动达到相应姿态。但是六自由度平台运动非常有限，旋转角度相比于真实的飞行有很大差距。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提出一种模拟飞行的全向旋转运动装置，可在空间三轴无限制旋转，能达到空间旋转的任意角度，提供更加真实的感受。

本实用新型的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本实用新型提出一种模拟飞行的全向旋转运动装置，包括基座、立柱、舱体组件、扭转中轴组件、俯仰轴组件以及回转支撑，其中：

基座被设置成用于提供整个全向旋转运动装置的支撑；

立柱，竖直地固定到基座上；

扭转中轴组件连接在立柱的顶部，舱体组件连接在扭转中轴组件的一端，使得舱体组件、扭转中轴组件整体与所述立柱成L型安装；

舱体组件包括舱体、舱体旋转支架、舱体转轴以及第一电机，第一电机固定在舱体旋转支架上，第一电机的输出端通过减速机与所述舱体转轴连接并驱动舱体转轴旋转，舱体转轴设置在舱体下方并通过固定法兰块与舱体连接，舱体转轴还通过轴承座与舱体旋转支架连接，使得舱体转轴的旋转带动舱体围绕Y轴全旋转运动；

所述扭转中轴组件包括第二电机、扭转中轴、扭转中轴支撑架以及齿轮传动机构，第二电机安装在扭转中轴支撑架上，其旋转输出经过齿轮传动机构传递到扭转中轴以驱动扭转中轴旋转，扭转中轴的另一端伸入舱体组件并与舱体旋转支架固定连接，使得通过扭转中轴的旋转驱动所述舱体围绕X轴全旋转运动；

所述俯仰轴组件位于所述扭转中轴组件与立柱之间，并与扭转中轴支撑架的底部固定，俯仰轴组件包括俯仰轴支撑架、俯仰轴支撑底板、第三电机以及由第三电机驱动的的俯仰轴，俯仰轴支撑底板固定到立柱上，俯仰轴与所述扭转中轴成垂直关系，使得通过俯仰轴的转动带动扭转中轴组件俯仰运动，以驱动扭转中轴组件和舱体组件作为整体绕Y轴在一定幅度内转动运动；

所述回转支撑位于俯仰轴组件与立柱之间，回转支撑包括位于立柱内的第四电机以及设置在立柱的上端面上的回转支撑底板、回转外圈、回转内齿与主动齿轮，回转外圈、回转内齿支撑在回转支撑底板上，回转外圈与回转内齿连接形成整体，回转内齿与俯仰轴组件的俯仰轴支撑底板固定，主动齿轮与回转内齿啮合，第四电机输出的旋转力驱动所述主动齿轮旋转，并驱动回转内齿转动，从而带动俯仰轴支撑底板以及俯仰轴支撑底板以上的所述扭转中轴组件与舱体组件整体围绕Z轴全旋转运动。

通过上述技术方案的全向旋转运动装置，可全形态的模拟飞行驾驶，包括围绕X、Y以及Z轴的全角度旋转运动，以及可围绕Y轴小幅度转动的俯仰运动以供驾驶体验者进行上下舱。

优选地，所述舱体旋转支架为整体呈U型的支架，至少部分地包围所述舱体，所述舱体转轴连接并穿过该舱体旋转支架的两个直边地安装。

优选地，所述固定法兰块设置有紧固螺钉，与所述转轴连接，使得舱体转轴的轴向和周向固定。

优选地，所述扭转中轴组件的扭转中轴采用中空轴，扭转中轴的两端均通过角接触球轴承以及与其抵接的调心滚子轴承支撑在扭转中轴支撑架的两端。

优选地，所述扭转中轴支撑架的两个端部还分别扭转中轴端盖，压在扭转中轴上。

优选地，所述扭转中轴支撑架上的还设置有可开启的盖板。

优选地，所述俯仰轴为中空轴。

优选地，所述扭转中轴支撑架的内侧下方还焊接扭转中轴支撑架加固板，具有与扭转中轴支撑架紧固的底部以及与俯仰轴组件连接的圆弧形突出部，所述圆弧形突出部具有容许所述俯仰轴穿过的孔。

优选地，所述回转支撑的回转外圈和回转内齿之间可相对旋转，回转外圈与立柱固定，回转内齿和俯仰轴支撑架底板用螺钉固定连接。

优选地，所述舱体内还安装有操纵杆和桌椅。

与现有技术相比，本实用新型的显著优点在于：

本实用新型的全向旋转运动装置可客服传统的直接在六自由度平台上搭建的模拟平台的缺陷，不被运动支撑机构束缚，能够实现空间三轴360°的自由旋转，且绕Z轴转动半径大，运动范围大，调速效果显著，可真实模拟飞行场景环境，使得飞行模拟更加接近现实，既让航天员在高效逼真的飞行训练下有安全保障，也给体验者完全沉浸式的体验。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型一个实施例的模拟飞行的全向旋转运动装置的整体结构示意图。

图2是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置去除部分钣金罩后的示意图。

图3是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置的俯视图。

图4是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置去除钣金罩后的俯视图。

图5是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置的舱体组件的俯视图。

图6是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置的扭转中轴组件的侧视图。

图7是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置的扭转中轴组件的俯视图。

图8是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置的俯仰轴组件的侧视图。

图9是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置的俯仰轴组件的俯视图。

图10是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置的回转支撑的俯视图。

图11是图1实施例中模拟飞行的全向旋转运动装置的回转支撑的侧视图。

附图中，各附图标记的含义如下：

1：舱体、2：固定法兰块、3：舱体旋转支架、4：轴承座、5：舱体转轴、6：第一减速机、7：第一电机、8：操纵杆、9：座椅；

10：轴端法兰、11：扭转中轴、12：扭转中轴端盖、13、扭转中轴支撑架、14：扭转中轴支撑架加固板、15：第一角接触球轴承、16、第一调心滚子轴承、17：观察盖、18：第二电机、19：第二减速机、20：第一主动齿轮、21：第一从动齿轮；

22：俯仰轴、23：俯仰轴端盖、24：俯仰轴支撑架、25：俯仰轴支撑架加固板、26：第二角接触球轴承、27：第二调心滚子轴承、28：第三减速机、29：第三电机、30：俯仰轴支撑架底板；

31：回转支撑底板、32：回转外圈、33：、回转内齿、34：B主动齿轮、35：第四减速机、36：第四电机、37：立柱；

38：基座、39：钣金罩。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是应为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1-11所示，本实用新型的模拟飞行的全向旋转运动装置，整体上包括基座38、立柱37、舱体组件、扭转中轴组件、俯仰轴组件以及回转支撑。基座38被设置成用于提供整个全向旋转运动装置的支撑；立柱37竖直地固定到基座上；扭转中轴组件连接在立柱的顶部，舱体组件连接在扭转中轴组件的一端，使得舱体组件、扭转中轴组件整体与所述立柱成L型安装。

舱体组件具有舱体1，舱体1内安装有操纵杆8和座椅9，供体验者乘坐和操纵，给予体验者更加真实的感受。

结合图1-5所示，舱体组件用于实现舱体绕Y轴的全旋转运动，扭转中轴组件用于实现舱体绕X轴的全旋转运动，俯仰轴组件用于实现扭转中轴组件和舱体组件绕Y轴的小角度旋转运动，供体验者上下舱。回转支撑用于实现包括俯仰轴组件、扭转中轴组件、舱体组件在内的整体绕Z轴的全旋转运动。如此，实现整个运动装置整体作为运动平台，在空间三轴360°自由旋转，运动可叠加，且互不干涉影响，实现全形态的飞行驾驶模拟。

结合图1-4以及图5-6所示，舱体组件包括舱体1、舱体旋转支架3、舱体转轴5以及第一电机7，第一电机7固定在舱体旋转支架3上，第一电机7的输出端通过第一减速机6与舱体转轴5连接并驱动舱体转轴5旋转，舱体转轴5设置在舱体下方并通过固定法兰块2与舱体1连接，舱体转轴5还通过轴承座4与舱体旋转支架3连接，使得舱体转轴5的旋转带动舱体围绕Y轴全旋转运动。

优选地，舱体旋转支架3为整体呈U型的支架，至少部分地包围舱体，舱体转轴连接并穿过该舱体旋转支架的两个直边地安装。舱体旋转支架3采用H钢为材料，保证强度和刚度。

具体的一些实施例中，通过固定法兰块2将舱体转轴5和舱体1中暗藏的法兰连接。固定法兰块2设置有紧固螺钉，与所述转轴连接，使得舱体转轴的轴向和周向固定。

结合图1、2以及图6-7所示，扭转中轴组件用于实现舱体1绕X轴的全旋转运动。图7、图8中示例的扭转中轴组件包括第二电机18、扭转中轴11、扭转中轴支撑架13以及齿轮传动机构，齿轮传动机构包括第一主动齿轮20以及第一从动齿轮21，第一主动齿轮20与第二电机的输出端连接，用于传递电机输出的旋转力。第一主动齿轮20以及第一从动齿轮21啮合。第一从动齿轮21与扭转中轴11一端设置的齿啮合，传递电机输出的旋转力，驱动扭转中轴11旋转。

结合图6-7，第二电机18安装在扭转中轴支撑架上，其旋转输出经过齿轮传动机构传递到扭转中轴以驱动扭转中轴旋转。扭转中轴11的另一端伸入舱体组件并与舱体旋转支架3固定连接，使得通过扭转中轴11的旋转驱动所述舱体围绕X轴全旋转运动。

结合图示，扭转中轴11采用中空轴，以减少自重、减少转动惯量。

扭转中轴的两端均通过第一角接触球轴承15以及与其抵接的第一调心滚子轴承16支撑在扭转中轴支撑架的两端。扭转中轴支撑架的两个端部还分别扭转中轴端盖12，以螺钉连接的方式连接在扭转中轴支撑架13并压在扭转中轴上。

扭转中轴支撑架13中间设置可开启的盖板，即观察盖17，既便于观察运动情况，又减少重量。

结合图示，扭转中轴支撑架13的内侧下方还焊接扭转中轴支撑架加固板14，保证薄弱环节的强度与刚度，具有与扭转中轴支撑架紧固的底部以及与俯仰轴组件连接的圆弧形突出部，圆弧形突出部具有容许俯仰轴组件的俯仰轴穿过的孔。

图中，扭转中轴左端焊接轴端法兰10，用以与舱体旋转支架3固定连接。

结合图6-7所示，扭转中轴组件具有第二减速机，连接在第一主动齿轮20与第二电机的输出端之间。

结合图图1以及8-9，俯仰轴组件用于实现扭转中轴组件和舱体组件绕Y轴的小角度旋转运动，主要用于体验者上下舱。结合图1示，俯仰轴组件位于所述扭转中轴组件与立柱37之间，并与扭转中轴支撑架的底部固定。

俯仰轴组件包括俯仰轴支撑架24、俯仰轴支撑底板30、第三电机29以及由第三电机驱动的的俯仰轴22，俯仰轴支撑底板30固定到立柱37上，俯仰轴22与扭转中轴11成垂直关系，使得通过俯仰轴的转动带动扭转中轴组件俯仰运动，以驱动扭转中轴组件和舱体组件作为整体绕Y轴在一定幅度内转动运动。

结合图8-9，俯仰轴组件由第三电机29驱动第三减速机28，通过连接使俯仰轴22转动。俯仰轴22两端靠第二角接触球轴承26和第二调心滚子轴承27支撑，两端用俯仰轴端盖23以螺钉连接的方式连接在俯仰轴支撑架24上。支撑架24内侧焊接加固板25，保证薄弱环节的强度与刚度。俯仰轴同样做成中空形式，目的在于较少自重，减少转动惯量。

结合图10-11，回转支撑位于俯仰轴组件与立柱之间，用于实现包括俯仰轴组件、扭转中轴组件、舱体组件在内的整体绕Z轴的全旋转运动。

结合图示，回转支撑包括位于立柱内的第四电机36、第四减速机35以及设置在立柱的上端面上的回转支撑底板31、回转外圈32、回转内齿33与主动齿轮34，回转外圈32、回转内齿33支撑在回转支撑底板31上。

回转外圈32与回转内齿33连接形成整体，回转内齿33与俯仰轴组件的俯仰轴支撑底板30固定，主动齿轮34与回转内33齿啮合，第四电机36输出的旋转力通过第四减速机驱动主动齿轮旋转，并驱动回转内齿转动，从而带动俯仰轴支撑底板以及俯仰轴支撑底板以上的所述扭转中轴组件与舱体组件整体围绕Z轴全旋转运动。

优选的，回转支撑的回转外圈32和回转内齿33之间可相对旋转，回转外圈与立柱固定，回转内齿和俯仰轴支撑架底板用螺钉固定连接，在第四电机的驱动下实现上运动部分的转动。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，包括基座、立柱、舱体组件、扭转中轴组件、俯仰轴组件以及回转支撑，其中：

基座被设置成用于提供整个全向旋转运动装置的支撑；

立柱，竖直地固定到基座上；

扭转中轴组件连接在立柱的顶部，舱体组件连接在扭转中轴组件的一端，使得舱体组件、扭转中轴组件整体与所述立柱成L型安装；

舱体组件包括舱体、舱体旋转支架、舱体转轴以及第一电机，第一电机固定在舱体旋转支架上，第一电机的输出端通过减速机与所述舱体转轴连接并驱动舱体转轴旋转，舱体转轴设置在舱体下方并通过固定法兰块与舱体连接，舱体转轴还通过轴承座与舱体旋转支架连接，使得舱体转轴的旋转带动舱体围绕Y轴全旋转运动；

所述扭转中轴组件包括第二电机、扭转中轴、扭转中轴支撑架以及齿轮传动机构，第二电机安装在扭转中轴支撑架上，其旋转输出经过齿轮传动机构传递到扭转中轴以驱动扭转中轴旋转，扭转中轴的另一端伸入舱体组件并与舱体旋转支架固定连接，使得通过扭转中轴的旋转驱动所述舱体围绕X轴全旋转运动；

所述俯仰轴组件位于所述扭转中轴组件与立柱之间，并与扭转中轴支撑架的底部固定，俯仰轴组件包括俯仰轴支撑架、俯仰轴支撑底板、第三电机以及由第三电机驱动的俯仰轴，俯仰轴支撑底板固定到立柱上，俯仰轴与所述扭转中轴成垂直关系，使得通过俯仰轴的转动带动扭转中轴组件俯仰运动，以驱动扭转中轴组件和舱体组件作为整体绕Y轴在一定幅度内转动运动；

所述回转支撑位于俯仰轴组件与立柱之间，回转支撑包括位于立柱内的第四电机以及设置在立柱的上端面上的回转支撑底板、回转外圈、回转内齿与主动齿轮，回转外圈、回转内齿支撑在回转支撑底板上，回转外圈与回转内齿连接形成整体，回转内齿与俯仰轴组件的俯仰轴支撑底板固定，主动齿轮与回转内齿啮合，第四电机输出的旋转力驱动所述主动齿轮旋转，并驱动回转内齿转动，从而带动俯仰轴支撑底板以及俯仰轴支撑底板以上的所述扭转中轴组件与舱体组件整体围绕Z轴全旋转运动。

2.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述舱体旋转支架为整体呈U型的支架，至少部分地包围所述舱体，所述舱体转轴连接并穿过该舱体旋转支架的两个直边地安装。

3.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述固定法兰块设置有紧固螺钉，与所述转轴连接，使得舱体转轴的轴向和周向固定。

4.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述扭转中轴组件的扭转中轴采用中空轴，扭转中轴的两端均通过角接触球轴承以及与其抵接的调心滚子轴承支撑在扭转中轴支撑架的两端。

5.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述扭转中轴支撑架的两个端部还分别扭转中轴端盖，压在扭转中轴上。

6.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述扭转中轴支撑架上的还设置有可开启的盖板。

7.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述俯仰轴为中空轴。

8.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述扭转中轴支撑架的内侧下方还焊接扭转中轴支撑架加固板，具有与扭转中轴支撑架紧固的底部以及与俯仰轴组件连接的圆弧形突出部，所述圆弧形突出部具有容许所述俯仰轴穿过的孔。

9.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述回转支撑的回转外圈和回转内齿之间可相对旋转，回转外圈与立柱固定，回转内齿和俯仰轴支撑架底板用螺钉固定连接。

10.根据权利要求1所述的模拟飞行的全向旋转运动装置，其特征在于，所述舱体内还安装有操纵杆和桌椅。