[发明专利]一种大承载四轴并联装置

说明书

技术领域

本发明涉及新型机械技术领域，特别是一种大承载四轴并联装置。

背景技术

陆地表层水、土、气、生是保障人类生存和可持续发展的载体，其各要素的物理、化学、生物过程及其综合体的时空变化规律，以及各要素的界面过程与相互作用机理是当今国际地球系统科学的前沿问题，而陆地表层水土过程是这些问题的纽带与核心。陆地表层水土过程的研究依赖于野外观测与室内模拟实验。野外观测可以发现问题并获取第一手数据；室内模拟实验可以基于模型分离交错迭合的要素，获取有价值的实验数据。通过模拟实验，可以揭示地形变化对陆地表层水土过程发育演化的基本机理，这需要为实验设计一种模拟实验装置。

随着自动控制技术和人工智能的不断发展，设计一种能够为先进的自动化系统所控制的，动态地仿真模拟地形变化的实验装置是势在必行的。

发明内容

本发明的目的是提供一种大承载四轴并联装置，以动态地仿真模拟地形变化。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种大承载四轴并联装置，该装置包括：地块模板和多组支撑模块，其中：

所述地块模板用于模拟地壳板块，其上承载有建筑物质，并在所述多组支撑模块的驱动控制下做水平升降运动以及倾斜运动，以模拟地壳板块的垂直方向或倾斜方向上的运动；

所述多组支撑模块固定安装在所述地块模板的下方，用于支撑所述地块模板及驱动所述地块模板进行运动。

本发明的显著特点在于：由于其4根垂直丝杠的运动都是独立可控的，且分别与装于地块模板的二维滑移自适应部件球铰接，则控制系统只要不违背4丝杠顶点共面的原则，通过不同速率和不同行程的协调控制，就可以获得各种不同的地块模板动态位姿。

本发明的技术核心在于：能够针对升降部件高承载能力和低运行速率的需求制定传动方案。地块模板的负载重达6800Kg，再考虑到偏载的影响，则对于单根丝杠的耐磨性、压杆稳定性和刚度的计算载荷至少应以3500Kg为准。丝杠在模拟运动中经常采用的移动速率为0.1mm/h～1mm/h，这又必须防止如此低速下可能产生的“爬行”。采用三阶的行星减速器、以直线滚动轴承和光杠组成滚动导向机构、以向心球轴承和导条组成滚动定心机构是该传动方案的重要特征。

附图说明

图1是本发明大承载四轴并联装置的总体结构示意图。

图2是二维滑移自适应部件b的装配示意图。

图3是升降部件c的装配示意图。

图4是图3所示升降部件c的左侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明大承载四轴并联装置的总体结构示意图，如图1所示，所述大承载四轴并联装置包括：地块模板a和多组支撑模块，其中：

所述地块模板a用于模拟地壳板块，其上承载沙土及水等建筑物质；

所述地块模板a在所述多组支撑模块的驱动控制下可以做水平升降运动以及倾斜运动，用于模拟地壳板块的垂直方向或倾斜方向上的运动；

在本发明一实施例中，所述地块模板a由钢板和型钢焊接成型。

在本发明一实施例中，所述地块模板a呈方形。

所述多组支撑模块固定安装在所述地块模板a的下方，用于支撑所述地块模板a及驱动所述地块模板a进行运动。

在本发明一实施例中，所述多组支撑模块均布固定安装在所述地块模板a的下方。

进一步地，每组支撑模块均包括二维滑移自适应部件b、丝杠d、升降部件c、机架e和底座f，其中：

所述二维滑移自适应部件b与所述丝杠d的球头铰接，用于自适应地对于所述地块模板a的位姿进行微调；

具体地，所述二维滑移自适应部件b的下端设有凹球体b1，所述凹球体b1与所述丝杠d的球头铰接。

其中，所述丝杠d的运动是独立可控的无自转的垂向直线移动。

所述丝杠d与升降部件c连接，用于支撑所述地块模板a及驱动所述地块模板a进行运动；

所述升降部件c套接在所述机架e内，用于驱动所述丝杠d进行垂直运动；

所述机架e与所述底座f固接，由此构成大承载四轴并联装置的本体。

图2是二维滑移自适应部件b的装配示意图，如图2所示，所述二维滑移自适应部件b包括：中间接板2、上接板1、连接套7、下接板4、凹球体b1，其中：

所述中间接板2上表面的前后两端分别固接第一滑板31和两个第一导向销51，下表面的左右两端分别固接第二滑板32和两个第二导向销52；