[发明专利]一种具有虚拟转轴的二、三自由度摇摆台

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间并联机构，特别是一种并联模拟台。

背景技术

并联模拟台具有刚性大、承载能力强等优点，近几十年来，并联运动模拟台中被研究最多的是六自由度并联模拟台，而对舰船上装备影响最大的运动主要是纵摇、横摇以及垂荡，并且舰船上装备比较庞大，因此研究具有大安装空间、大工作空间、能静载平衡、抗冲击并且可以根据使用需求选择自由度性质的二、三自由度联摇摆台具有重要的应用潜力。如发明专利CN103035161A提出了一种具有三自由度静载平衡并联运动模拟平台，该发明采用电驱，并引入静载平衡装置能有效提高承载能力，但是此发明平台下部的安装空间小且抗冲击能力差；发明专利CN102147046A提出了一种转动解耦的两自由度并联机构，此发明能实现上平台的两个转动完全解耦，但是此发明承载能力和抗冲击能力差。发明专利CN102975196A提出了一种两转动自由度并联机构，此发明结构紧凑，但承载能力差，安装空间小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能自稳定、负载自平衡、工作空间大、承载能力大、抗冲击、并可以根据使用需求选择自由度性质的具有虚拟转轴的二、三自由度摇摆台。

本发明的技术方案如下：

本发明主要包括上平台、摇摆平台、两组驱动分支、平面虚拟转动中心机构和基础平台。其中，上平台通过转动副或移动副与摇摆平台连接，在上平台和摇摆平台平面上分别设有若干个相对应的通孔或螺纹孔，通过螺栓或螺钉可以把上平台和摇摆平台锁定为一体，使本摇摆台只具有二自由度；两组驱动分支分别由两个机构相同的分支组成，该四个分支均布在基础平台上，两个机构相同的分支相对布置；第一组驱动分支的两个分支中的直线驱动器的一端分别通过第一关节轴承与固连在基础平台上的轴承座连接，该两个直线驱动器的另一端分别通过第一万向副与摇摆平台连接，其中第一关节轴承和第一万向副可以互换，构成SPU或UPS分支；第二组驱动分支的两个分支中的直线驱动器的一端分别通过第一转动副与固连在基础平台上的轴承座连接，该两个直线驱动器的另一端分别通过第二转动副与固连在立柱上的轴承座连接，构成RPR分支；上述两个立柱的一端分别通过第二万向副与摇摆平台连接，该两个立柱的另一端的上部分别通过第三转动副与连杆的两端连接，下部分别通过第四转动副与摇杆的两端连接；基座固连在基础平台的正中间，上述两个立柱对称布置于基座两侧，上述连杆的中部通过第五转动副与该基座上部连接，上述摇杆的中部通过第六转动副与该基座中部连接，第五转动副轴线和第六转动副轴线相互平行；两个第三转动副轴线与第五转动副轴线平行且共面，且两个第三转动副轴线关于第五转动副轴线对称，两个第四转动副轴线与第六转动副轴线平行且共面，且两个第四转动副轴线关于第六转动副轴线对称；上述第二万向副在立柱上的转动轴线、第三转动副的轴线和第四转动副的轴线相互平行且在同一个平面上，连杆上两个第三转动副轴线间的距离与摇杆上两个第四转动副轴线间的距离相等；连杆、摇杆、两个立柱和基座经上述连接方式构成平面双平行四边形，构成了具有过两个第二万向副中心连线的中点，且与第五、六转动副轴线平行共面的虚拟转动轴线的平面虚拟转动中心机构。控制两组驱动分支中的四个直线驱动器的运动，可以实现摇摆平台绕上述虚拟转轴和由两个第二万向副确定的转轴的横摇，纵摇和横、纵摇复合运动。

所述第一组驱动分支的两个分支的结构可以是第一支撑柱固连在基础平台上，该第一支撑柱上安装有导轨滑块，滑块由直线驱动器驱动，第一支撑杆的一端通过第二关节轴承与固连在滑块上的轴承座连接，该第一支撑杆的另一端通过第一万向副与摇摆平台连接，其中第二关节轴承与第一万向副可以互换，上述连接方式构成PSU或PUS分支；

所述第二组驱动分支的两个分支的结构可以是第二支撑柱固连在基础平台上，该第二支撑柱上安装有导轨滑块，滑块由直线驱动器驱动，第二支撑杆的一端通过第七转动副与固连在滑块上的轴承座连接，该第二支撑杆的另一端通过第八转动副与设在立柱上的轴承座连接，两个转动副的轴线相互平行，上述连接方式构成PRR分支。