CN105538292A - 一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台 - Google Patents
一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台 Download PDFInfo
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Abstract
一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台，主要包括基座、六滑块环形驱动单元、三条塔形伸缩分支、助力弹簧和动平台；所述六滑块环形驱动单元由带有环形导轨的中心齿轮和六个带有小齿轮驱动的滑块组成，中心齿轮固连在基座上，中心齿轮的环形导轨上设有六个滑块，小齿轮与中心齿轮啮合；所述塔形伸缩分支由两个闭环连杆和平面剪叉机构组成，该塔形伸缩分支平面剪叉机构下端的两个塔脚分别通过球铰与两相邻滑块连接，该塔形伸缩分支的上端为连接两闭环连杆的转动副，该转动副的转轴通过万向铰与隔振器的一端连接，隔振器的另一端与动平台固连；所述助力弹簧下端固定，上端自由。本发明工作空间大，占用体积小，承载能力强。
Description
技术领域
本发明涉及并联机构，特别是一种并联调姿隔振平台。
背景技术
车辆在行驶过程中受路面不平度的影响，会产生车身垂向、侧倾和俯仰等多维度的复合颠簸。如果车载物品直接与车体刚性连接，车辆在路况较差条件下行驶产生的多维振动会对易碎、精密物品的运输和需要调姿的车载设备造成严重的影响。另外，舰船在海上航行时，由于受到天气和海浪影响，会引起六自由度的运动：横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡，同时由于海浪或自身柴油机的影响会产生振动，这些不必要的运动和振动会给舰船上设备安全工作、武器发***度、直升机起降安全以及船员工作生活等多方面带来严重影响。
针对上述这些问题，提出一种具备调姿隔振功能的平台显得尤为必要。近几年来，国内外学者对稳定平台及多维隔振平台开始了广泛的研究。中国专利201210154506.9提出了一种6PSS并联运动模拟台，由动平台、基座以及连接动平台与基座间的六条相同的PSS运动分支组成，此发明占用体积小、能承受重载，但没有多维隔振功能，且其工作空间较小。中国专利201510324022.8提出了一种3PRS+6SPS并联调姿隔振复合平台，由动平台、机架以及连接动平台与机架间的三条相同的主支链和六条相同的弹性支链组成，此发明兼具调整工作平台姿态和多维隔离振动两种功能，但其为三自由度且工作空间小。中国专利201420687868.9提出了一种三自由度移动式升降平台，通过前后滑移平台、左右滑移平台和剪叉升降机构实现三个方向的移动，此发明有较大的承载能力，但其不具备转动自由度且没有多维隔振功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工作空间大，占用体积小，承载能力强，同时具有较大刚度的一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台。
本发明的技术方案如下：
本发明主要包括基座、六滑块环形驱动单元、三条结构相同的塔形伸缩分支、三个隔振器、助力弹簧和动平台；所述六滑块环形驱动单元由带有环形导轨的中心齿轮和六个带有小齿轮驱动的滑块组成，带有环形导轨的中心齿轮固连在基座中心，中心齿轮的环形导轨上设有六个带有小齿轮驱动的滑块，小齿轮与中心齿轮通过轮齿相啮合；所述塔形伸缩分支由两个闭环连杆和平面剪叉机构组成，该塔形伸缩分支平面剪叉机构下端的两个塔脚分别通过球铰与环形驱动单元的两相邻滑块连接，该塔形伸缩分支的上端为连接两闭环连杆的转动副，该转动副的转轴通过万向铰与隔振器的一端连接，该隔振器的另一端与动平台固连；所述助力弹簧下端固连在基座上，其上端为自由端。
所述环形驱动单元的中心齿轮为内齿轮或外齿轮。
所述塔形伸缩分支中平面剪叉机构的剪叉转轴将剪叉连杆分成下长上短两部分，两个闭环连杆的一端分别通过转动副与剪叉连杆的短端连接，其另一端通过转动副连接在一起，两个剪叉连杆上部分和两个闭环连杆构成菱形，上述转动副轴线与剪叉转轴平行。这种下长上短的剪叉连杆机构保证了分支在输出力很大时输入力较小，从而减轻了驱动负荷，使得整体承载能力增大，刚度得到改善。同时塔形伸缩分支是双输入单输出的，不同于传统的两脚一端固定一端滑动的单输入单输出的剪叉机构。双输入单输出的塔形伸缩机构由于分支短行程长，在空间受限的并联机构有很好的应用前景。
本发明与现有的相关技术相比具有如下优点：
1、塔形伸缩分支可以使动平台在不工作时降到很低的位置，减少了整体占用体积，同时此机构具有很大的调姿空间，弥补了现有并联机构工作空间不足的问题。
2、六滑块环形驱动单元的环形布置，增加了机构的回转自由度，增强了机构的调姿功能。
3、塔形伸缩分支保证了分支在输出力很大的情况下输入力较小，这样不仅减轻了驱动的负荷，而且增加了机构的整体刚度，提高了承载能力。
4、通过隔振器的隔振作用，可以降低从基座传到动平台的振动，使动平台免受振动的干扰。
5、动平台处于低位时，助力弹簧自由端与动平台接触产生弹力，抵消了动平台部分自重，从而使得平台在开始工作瞬间只需要较小的驱动力便可启动，工作时动平台与助力弹簧脱离，不受助力弹簧约束。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图。
图2是本发明动平台降到最低位的示意简图。
图中：1、基座；2、中心齿轮；3、小齿轮；4、滑块；5、球铰；6、塔形伸缩分支；7、万向铰；8、隔振器；9、动平台；10、助力弹簧。
具体实施方式
在图1所示的含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台示意图中，带有环形导轨的中心齿轮2为外齿轮，该中心齿轮固连在基座1中心，上述中心齿轮的环形导轨上设有六个带有小齿轮3驱动的滑块4，小齿轮与中心齿轮通过轮齿相啮合；三条结构相同的塔形伸缩分支6由两个闭环连杆和平面剪叉机构组成，分支中平面剪叉机构的剪叉转轴将剪叉连杆分成下长上短两部分，两个闭环连杆的一端分别通过转动副与剪叉连杆的短端连接，其另一端通过转动副连接在一起，两个剪叉连杆上部分和两个闭环连杆构成菱形，上述转动副轴线与剪叉转轴平行；该塔形伸缩分支平面剪叉机构下端的两个塔脚分别通过球铰5与环形驱动单元的两相邻滑块连接，该塔形伸缩分支的上端为连接两闭环连杆的转动副，该转动副的转轴通过万向铰7与隔振器8的一端连接，该隔振器的另一端与动平台9固连；助力弹簧10下端固连在基座上，其上端为自由端。
如图2所示，动平台在不工作时可以降到很低的位置，此时助力弹簧被压缩。
Claims (3)
1.一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台，其特征在于：它包括基座、六滑块环形驱动单元、三条结构相同的塔形伸缩分支、三个隔振器、助力弹簧和动平台；所述六滑块环形驱动单元由带有环形导轨的中心齿轮和六个带有小齿轮驱动的滑块组成，带有环形导轨的中心齿轮固连在基座中心，中心齿轮的环形导轨上设有六个带有小齿轮驱动的滑块，小齿轮与中心齿轮通过轮齿相啮合；所述塔形伸缩分支由两个闭环连杆和平面剪叉机构组成，该塔形伸缩分支平面剪叉机构下端的两个塔脚分别通过球铰与环形驱动单元的两相邻滑块连接，该塔形伸缩分支的上端为连接两闭环连杆的转动副，该转动副的转轴通过万向铰与隔振器的一端连接，该隔振器的另一端与动平台固连；所述助力弹簧下端固连在基座上，其上端为自由端。
2.根据权利要求1所述的一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台，其特征在于：所述平面剪叉机构的剪叉转轴将剪叉连杆分成下长上短两部分，所述两个闭环连杆的一端分别通过转动副与剪叉连杆的短端连接，其另一端通过转动副连接在一起，两个剪叉连杆上部分和两个闭环连杆构成菱形，上述转动副轴线与剪叉转轴平行。
3.根据权利要求1所述的一种含有塔形伸缩分支的环形驱动六自由度并联调姿隔振平台，其特征在于：所述环形驱动单元的中心齿轮为内齿轮或外齿轮。
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