[发明专利]一种两转动两移动四自由度并联激振平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联机构，特别是一种并联激振平台。

背景技术

在工业产品出厂前一般要通过动力学环境的检验。为节约成本，提高效率，经常在实验室中模拟产品的工作环境，通常要进行平稳、各态历经的振动试验，实验室进行振动试验一般通过振动台完成。到目前为止，市场上的振动平台有很多，大致可分为一维振动平台和多维振动平台。一维振动平台主要应用于精密小零件的测试，其以低频率、大负载、价格低廉而适用于实验室中做垂直和水平振动。然而在自然界和工程中，大量的振动现象都是随机产生的，由于随机振动的数据是不确定的，不可估的，因此人们很难用多个一维振动平台模拟正确的振动规律。多维激振平台便可以模拟刚体在空间的任意运动状态，能很好的模拟激励和响应之间的关系。目前研究较多的是六自由度并联激振平台，其中Stewart机构运用的已经比较成熟。但在实际工作中，大多数运用场合不需要六个自由度的运动，如果使用六自由度机构，便会造成多方面的浪费。空间少自由度并联机构相对于传统的六自由度并联平台而言，具有驱动元件少，结构简单，工作空间大，设计制造和控制成本都相对较低的特点。但少自由度并联机构的研究极不平衡，其中二、三自由度的并联机构比较成熟，而四、五自由度的并联机构研究较复杂仍处于起步阶段，在一定程度上限制了该类并联机构的发展和应用，但其需求却非常大，因而对于这方面的机构研究具有广阔的应用前景。

中国专利CN1387977A提出了一种能实现两转两移的四自由度并联机构，它也是由几组移动副作为驱动，具有传动效率高、刚度好、受力性能好等特点，其不足之处在于，驱动分支过多，结构较为复杂，安装维护不方便。中国专利CN102240911提出了一种非完全对称的四自由度并联机构，其结构较为紧凑，分支简单便于制造和安装，但其不足之处在于，每条分支受力不均，受力性能不好。中国专利CN201573026U提出了一种对称布置的四自由度并联机构，该机构结构紧凑、刚度高，但其不足之处在于它的驱动器安置在分支上，使得分支的质量增大，机构的动态响应特性不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、响应速度快、便于制造和安装两转动两移动四自由度并联激振平台。

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五条分支，均匀分布在平台周围的四条分支为结构相同的驱动分支，中间分支为约束分支。四条驱动分支的结构均为PSS结构，即每条驱动分支都是由移动副滑块、第一球副、连杆和第二球副所构成。每条驱动分支中，线性模组固定在定平台上，滑块通过移动副与线性模组连接，连杆的一端通过第一球副与滑块连接，其另一端通过第二球副与动平台连接，四条驱动分支分别由四个线性模组进行驱动。中间约束分支为PPU结构，即约束分支由导轨、第一移动副、下连杆、第二移动副、和上连杆，万向铰所构成。其中导轨固定在定平台上，下连杆一端通过第一移动副与上述导轨连接，其另一端通过第二移动副与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过万向铰与动平台连接。上述驱动分支中的四个线性模组，对称分布在定平台矩形的对角线上，其移动副的轴线与矩形的对角线重合。该驱动分支的第二球副在动平台上成等腰梯形分布，驱动分支一与驱动分支四的第二球副中心连线为梯形的上底边，驱动分支二与驱动分支三的第二球副中心连线为梯形的下底边。中间约束分支的万向铰安置在动平台的几何中心，其第一移动副轴线与动平台梯形的上下底边平行。通过线性模组驱动四个驱动分支的滑块，可以让动平台实现绕X轴和Y轴的转动，以及沿Y轴和Z轴的移动。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、在空间上能够实现二维独立的转动自由度和二维独立的移动自由度，运动之间没有耦合性，便于机构的分析与控制。

2、机构构型简单，没有复杂的零部件，安装位置也较为规整，便于机构的制造与维护。

3、由于本发明采取线性模组作为驱动器，并且将其全部布置在定平台上，使其在运动空间内性能稳定，并且具有较快的动态响应。

4、四自由度并联机构，能满足许多实际工作的需求，在很多领域有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明的主视示意简图；

图2为本发明的立体示意简图。

具体实施方式