一種大位移六自由度振動臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大位移六自由度振動臺，包含升降運(yùn)動平臺、前后水平振動平臺、左右水平振動平臺、前后擺動平臺、左右擺動平臺、回轉(zhuǎn)振動平臺，還包含：推動升降運(yùn)動的電動缸、推動平臺前后水平振動運(yùn)動的電動缸、推動平臺左右水平振動的電動缸、推動平臺前后擺動的電動缸、推動平臺左右擺動的電動缸、推動平臺回轉(zhuǎn)振動的電動缸；左右振動的水平滾輪、前后運(yùn)動的水平滾輪、軌道及導(dǎo)向輪、垂直運(yùn)動的導(dǎo)軌、以及整個振動平臺的底架。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)六個自由度方向的單獨(dú)運(yùn)動，而且能夠?qū)崿F(xiàn)六個度的組合運(yùn)動，位移量大，響應(yīng)速度高，能夠模擬船舶在海上的運(yùn)動，大大提高了振動臺的振動效果，從而大大提高了振動臺的適應(yīng)性。
【專利說明】一種大位移六自由度振動臺
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及六自由度運(yùn)動平臺，特別涉及一種大位移六自由度振動臺。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，六自由度運(yùn)動平臺一般由六只油缸(或電缸)，上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個平臺組成。下平臺固定在基礎(chǔ)上，借助六支作用油缸的伸縮運(yùn)動，完成上平臺在空間六個自由度(X，Y，Z，α，β，γ )的運(yùn)動，從而可以模擬出各種空間運(yùn)動姿態(tài)?？蓮V泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機(jī)起降模擬平臺、坦克模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、地震模擬器以及動感電影、娛樂設(shè)備等領(lǐng)域，可用到空間宇宙飛船的對接，空中加油機(jī)的加油對接中。在加工業(yè)中，可制成六軸聯(lián)動機(jī)床、靈巧機(jī)器人等。由于六自由度運(yùn)動平臺的研制，涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器，空間運(yùn)動數(shù)學(xué)模型、實(shí)時(shí)信號傳輸處理、圖形顯示、動態(tài)仿真等等一系列高科技領(lǐng)域，六自由度運(yùn)動平臺是傳動及控制技術(shù)領(lǐng)域的難點(diǎn)。
[0004]還可以應(yīng)用于發(fā)動機(jī)模擬系統(tǒng)及扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)，多自由度震動臺-六自由度，高性能垂向震動臺，振動試驗(yàn)臺技術(shù)。
[0005]最早的空間六自由度運(yùn)動仿真平臺是1965年斯圖爾特(D.Stewart)提出并研制的，由于該機(jī)構(gòu)具承載能力強(qiáng)、有剛性大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、反解容易、定位精度尚等一系列優(yōu)點(diǎn)，近幾十年來一直受到了世界各國眾多學(xué)者的關(guān)注。Stewart平臺基本結(jié)構(gòu)包括上平臺、下平臺以及六個可以伸縮的液壓支鏈，支鏈兩端通過鉸接分別與上平臺、下平臺連接。弗拉斯卡國際公司(Frasca)研制的六自由度飛行模擬器，推力強(qiáng)，各運(yùn)動自由度方向上出力較均勻，故三軸向正交型六自由度運(yùn)動平臺越來越廣泛地被采用，例如國際液壓振動臺的主要生產(chǎn)廠商穆格(M00G)、曼提斯(MTS)、伺服特斯(SERV0TEST)，國內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)及吉林大學(xué)等院校均研制了三軸向正交六自由度運(yùn)動平臺。SERV0TEST將三軸向正交單六自由度運(yùn)動平臺應(yīng)用在汽車NVH試驗(yàn)中，對汽車試件的NVH性能進(jìn)行驗(yàn)證。哈工大電液伺服仿真及試驗(yàn)系統(tǒng)研究所研制了三向六自由度液壓振動試驗(yàn)系統(tǒng)，該大位移六自由度振動臺有八個激振器，垂向有四個激振器，橫向和縱向各有兩個激振器，屬于驅(qū)動冗余結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)剛度大，承載能力強(qiáng)、加速度大，適合應(yīng)用于需要大載荷和大加速度的場合，但控制較復(fù)雜，如果控制策略選取不當(dāng)，激振器間容易產(chǎn)生內(nèi)力耦合，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致振動臺無法運(yùn)動。
[0006]因此，現(xiàn)有的六自由度振動存在解耦問題，而且設(shè)計(jì)不好，會出現(xiàn)振動臺自鎖的問題，不能適應(yīng)大型化的需求，制約了六自由度的進(jìn)一步發(fā)展。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種大位移六自由度振動臺，不僅能夠徹底解決解耦的問題，而且六個自由度方向的振動的可以分別單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多自由度的聯(lián)合振動;控制方式簡單，精度高。采用電動缸驅(qū)動，位置精度高，響應(yīng)頻率快，可以模擬船舶在海上的低頻運(yùn)動，也可以模擬地震時(shí)的高頻振動，從而大大提高了實(shí)驗(yàn)臺的工作效率以及功能的適應(yīng)性。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種大位移六自由度振動臺，包含振動臺底架以及六個獨(dú)立平臺:回轉(zhuǎn)擺動平臺、左右擺動平臺、前后擺動平臺、垂直升沉振動平臺、前后位移振動平臺、左右位移振動平臺。
[0010]采用六個電動缸分別驅(qū)動六個獨(dú)立平臺的振動?；剞D(zhuǎn)擺動平臺位于大位移六自由度振動臺的最頂層，采用回轉(zhuǎn)軸承與左右擺動平臺連接，并由回轉(zhuǎn)擺動電動缸驅(qū)動；
左右擺動平臺位于大位移六自由度振動臺的上面第二層，采用鉸軸與前后擺動平臺連接，并由左右擺動電動缸驅(qū)動；
前后擺動平臺位于大位移六自由度振動臺的上面第三層，采用鉸軸與垂直升沉振動平臺連接，并由如后擺動電動缸驅(qū)動；
垂直升沉振動平臺位于大位移六自由度振動臺的上面第四層，采用鉸軸與導(dǎo)向架相連，導(dǎo)向架套裝在垂直運(yùn)動導(dǎo)軌上，而垂直運(yùn)動導(dǎo)軌又焊接在前后位移振動平臺上，由垂直升沉振動電動缸驅(qū)動；
前后位移振動平臺位于大位移六自由度振動臺的上面第五層，采用滾輪與水平輪與左右位移振動平臺相連接，并由前后位移振動電動缸驅(qū)動；
左右位移振動平臺位于大位移六自由度振動臺的上面第六層，采用滾輪與水平輪與振動臺底架連接，并由左右位移振動電動缸驅(qū)動；
振動臺底架位于大位移六自由度振動臺的最底層，與實(shí)驗(yàn)室底梁焊接，固定不動，支撐其上部所述六個獨(dú)立平臺的重量，并保證大位移六自由度振動臺的安全運(yùn)行；
上述六層相互獨(dú)立的六個獨(dú)立平臺均能夠獨(dú)立振動，互不影響，既可以實(shí)現(xiàn)每層獨(dú)立平臺的單獨(dú)運(yùn)動，又可以實(shí)現(xiàn)多層獨(dú)立平臺的聯(lián)合運(yùn)動，模擬空間的六自由度運(yùn)動。
[0011 ]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、六個自由度方向的振動可以分別單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，又可以實(shí)現(xiàn)多自由度的聯(lián)合振動;單個自由度運(yùn)動無須通過解耦實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方式簡潔明了。
[0012]2、采用電動缸驅(qū)動，位置精度高，響應(yīng)頻率快，可以模擬船舶在海上的低頻運(yùn)動，也可以t旲擬地震時(shí)的尚頻振動，從而大大提尚了實(shí)驗(yàn)臺的工作效率以及功能的適應(yīng)性。
[0013]3、易于控制，由于六個自由度分別能夠單獨(dú)振動，因此，控制時(shí)只需要對各個自由度分別控制就可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合振動，比傳統(tǒng)的大位移六自由度振動臺通過復(fù)雜的解耦公式得到控制方式簡單，精度高，效率高。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明大位移六自由度振動臺的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明大位移六自由度振動臺的回轉(zhuǎn)擺動平臺示意圖；
圖3為本發(fā)明大位移六自由度振動臺的左右擺動平臺示意圖；
圖4為本發(fā)明大位移六自由度振動臺的前后擺動平臺示意圖； 圖5為本發(fā)明大位移六自由度振動臺的垂直升沉振動平臺示意圖；
圖6為本發(fā)明大位移六自由度振動臺的前后位移振動平臺示意圖；
圖7為本發(fā)明一種新型大位移六自由度振動臺的左右位移振動平臺示意圖。
[0016]圖8為本發(fā)明大位移六自由度振動臺的底架示意圖。
[0017]圖9為本發(fā)明大位移六自由度振動臺的擺動電缸示意圖。
[0018]
附圖標(biāo)記:
1-回轉(zhuǎn)平臺；2-左右擺動平臺；3-前后擺動平臺；4-垂直升沉振動平臺；5-前后平移平臺；6-左右平移平臺；7-底架；
21-連接耳板;22-回轉(zhuǎn)平臺結(jié)構(gòu);23-回轉(zhuǎn)推動電缸支座;24-回轉(zhuǎn)支承；
31-回轉(zhuǎn)推動電缸支座;32-回轉(zhuǎn)支承支座;33-擺動平臺結(jié)構(gòu);34-擺動電缸支座;35-擺動支座；
41-前后擺動平臺結(jié)構(gòu);42-左右擺動支座;43-前后擺動支座;44-擺動支座;45-擺動電缸支座;46-安裝法蘭;47-垂直頂升電缸支座；
51-垂直升降左吊點(diǎn);52-升沉平臺結(jié)構(gòu);53-擺動鉸支座;54-垂直升降右吊點(diǎn)；55-安裝法蘭;56-擺動電缸下支座；
61-前部垂向升沉導(dǎo)軌;62-前后平移平臺結(jié)構(gòu);63-垂向電缸下支座;64-水平電缸支座;65-后部垂向升沉導(dǎo)軌；
71-前滾輪;72-前導(dǎo)向輪;73-前反鉤;74-左右移動電缸支座;75-前后移動電缸;76-后反鉤;77-后導(dǎo)向輪;78-后滾輪;79-左右移動滾輪；
81-前部左右移動軌道;82-左右移動電缸;83-底架橫梁;84-后部左右移動軌道;85-底架立柱;86-底架底梁；
91-擺動電缸推桿鉸點(diǎn);92-擺動電缸缸體;93-伺服電機(jī);94-前后擺動電缸支座。
[0019]
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0021]如圖1所示，一種大位移六自由度振動臺，包含振動臺底架7以及六個獨(dú)立平臺:回轉(zhuǎn)擺動平臺1、左右擺動平臺2、前后擺動平臺3、垂直升沉振動平臺4、前后位移振動平臺5、左右位移振動平臺6。
[0022]采用六個電動缸分別驅(qū)動六個獨(dú)立平臺的振動?；剞D(zhuǎn)擺動平臺I位于大位移六自由度振動臺的最頂層，采用回轉(zhuǎn)軸承與左右擺動平臺2連接，并由回轉(zhuǎn)擺動電動缸驅(qū)動；
如圖1所示:大位移六自由度振動臺包括7個部分:分別是:回轉(zhuǎn)平臺1、左右擺動平臺2、前后擺動平臺3、垂直升沉振動平臺4、前后平移平臺5、左右平移平臺6、以及振動臺底架7，其中回轉(zhuǎn)平臺I承載重量并實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)動一個±15°內(nèi)的角度，左右擺動平臺2實(shí)現(xiàn)其本身及以上結(jié)構(gòu)正向或反向轉(zhuǎn)動一個±15°內(nèi)的角度，前后擺動平臺3實(shí)現(xiàn)其本身及以上多層結(jié)構(gòu)正向或反向轉(zhuǎn)動一個±15°內(nèi)的角度，垂直升沉振動平臺4實(shí)現(xiàn)其本身及以上多層結(jié)構(gòu)向上或向下移動一個±300mm的位移，前后平移振動平臺5實(shí)現(xiàn)其本身及以上多層結(jié)構(gòu)向前或向后移動一個±300mm的位移;左右平移振動平臺6實(shí)現(xiàn)其本身及以上多層結(jié)構(gòu)向左或向右移動一個±300mm的位移;底架支撐本身以及所述六個獨(dú)立平臺實(shí)現(xiàn)6個自由度的大位移振動。
[0023]如圖2所示:回轉(zhuǎn)平臺I由4個部分組成:連接耳板21、回轉(zhuǎn)平臺結(jié)構(gòu)22、回轉(zhuǎn)推動電缸支座23、回轉(zhuǎn)支撐24;其中連接耳板21用于連接上面的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)跟隨所述回轉(zhuǎn)平臺I一起振動，回轉(zhuǎn)平臺結(jié)構(gòu)22—方面承載自身重量并承受上部實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)(具體指任何需要進(jìn)行振動模擬測試的實(shí)驗(yàn)裝置)一起回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)推動電缸支座23連接回轉(zhuǎn)擺動電動缸，通過回轉(zhuǎn)擺動電動缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)平臺I的正向或反向轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)支承24采用高強(qiáng)度螺栓連接其上面的回轉(zhuǎn)平臺I的部分和下面的左右擺動平臺2，既承受結(jié)構(gòu)重量和一定的傾覆力矩，又實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)平臺I的回轉(zhuǎn)。
[0024]左右擺動平臺2位于大位移六自由度振動臺的上面第二層，采用鉸軸與前后擺動平臺3連接，并由左右擺動電動缸驅(qū)動；
如圖3所示，左右擺動平臺2由5個部分組成:回轉(zhuǎn)推動電缸支座31、回轉(zhuǎn)支承支座32、擺動平臺結(jié)構(gòu)33、擺動電缸支座34、擺動支座34;其中回轉(zhuǎn)推動電缸支座31用于連接回轉(zhuǎn)電動缸，推動上面的回轉(zhuǎn)平臺I轉(zhuǎn)動，擺動平臺結(jié)構(gòu)33用于承載自身重量及以上多層結(jié)構(gòu)重量一起實(shí)現(xiàn)擺動，擺動電缸支座34與擺動電缸連接，通過擺動電缸的伸縮實(shí)現(xiàn)左右擺動平臺2的擺動，擺動支座34承載擺動及上部重量，通過銷軸方式實(shí)現(xiàn)擺動。
[0025]前后擺動平臺3位于大位移六自由度振動臺的上面第三層，采用鉸軸與垂直升沉振動平臺4連接，并由前后擺動電動缸驅(qū)動；
如圖4所示，前后擺動平臺3由7個部分組成:前后擺動平臺結(jié)構(gòu)41、左右擺動支座42、前后擺動支座43、擺動支座44、擺動電缸支座45、安裝法蘭46和垂直頂升電缸支座47;其中前后擺動平臺結(jié)構(gòu)41用于承受自身及上部重量，并實(shí)現(xiàn)前后擺動，左右擺動支座42是與上部擺動支座44相連接，用于前后擺動平臺3的擺動支撐，前后擺動支座43是前后擺動平臺3的支座，采用銷軸與下面垂直升沉平臺4相連接，實(shí)現(xiàn)前后擺動，擺動電缸支座45與擺動電缸相連接，通過擺動電缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)整個前后擺動平臺3及其上部實(shí)現(xiàn)前后擺動，安裝法蘭46用于連接前后擺動平臺3的下部，易于安裝，垂直頂升電缸支座47連接垂直頂升電缸的下端，承受垂直頂升電缸的推力。
[0026]垂直升沉振動平臺4位于大位移六自由度振動臺的上面第四層，采用鉸軸與導(dǎo)向架相連，導(dǎo)向架套裝在垂直運(yùn)動導(dǎo)軌上，而垂直運(yùn)動導(dǎo)軌又焊接在前后位移振動平臺4上，由垂直升沉振動電動缸驅(qū)動；
如圖5所示，垂直升沉振動平臺4由6個部分組成:垂直升降左吊點(diǎn)51、升沉平臺結(jié)構(gòu)52、擺動鉸支座53、垂直升降右吊點(diǎn)54、第二安裝法蘭55和擺動缸下支座56;其中垂直升降左吊點(diǎn)51和垂直升降右吊點(diǎn)54用于將整個垂直升沉振動平臺4及上部吊起及放下，升沉平臺結(jié)構(gòu)52承受自身及上部重量，一起實(shí)現(xiàn)上下升沉振動，第二安裝法蘭55連接前后擺動平臺3的下部，易于安裝，擺動電缸下支座56與前后擺動電缸支座94相連接，推動前后擺動平臺3的擺動。
[0027]前后位移振動平臺5位于大位移六自由度振動臺的上面第五層，采用滾輪與水平輪與左右位移振動平臺6相連接，并由前后位移振動電動缸驅(qū)動；
如圖6所示，前后平移振動平臺5由5個部分組成:前部垂向升沉導(dǎo)軌61、前后平移平臺結(jié)構(gòu)62、垂向電缸下支座63、水平電缸支座64、后部垂向升沉導(dǎo)軌65;其中前部垂向升沉導(dǎo)軌61、后部垂向升沉導(dǎo)軌65用于上部垂直升沉振動平臺4的垂直導(dǎo)向，前后平移平臺結(jié)構(gòu)62用于承受自身及上部重量，一起實(shí)現(xiàn)前后平移振動，垂向電缸下支座63與垂向電缸相連接，承受垂向電缸的推力，水平電缸支座64與水平推動電缸相連接，承受水平推動電缸的推力，實(shí)現(xiàn)前后平移振動平臺5及上部的前后移動。
[0028]左右位移振動平臺6位于大位移六自由度振動臺的上面第六層，采用滾輪與水平輪與振動臺底架7連接，并由左右位移振動電動缸驅(qū)動；
如圖7所示，左右平移振動平臺6由9個部分組成:前滾輪71、前導(dǎo)向輪72、前反鉤73、左右移動電缸支座74、前后移動電缸75、后反鉤76、后導(dǎo)向輪77、后滾輪78和左右移動滾輪79;其中前滾輪71、后滾輪78承受上部前后平移振動平臺5及上部的重量，同時(shí)通過前滾輪71和后滾輪78的滾動實(shí)現(xiàn)前后平移平臺5的平移，前導(dǎo)向輪72和后導(dǎo)向輪77給前后平移振動平臺5做導(dǎo)向輪，使其沿直線平移，前反鉤73和后反鉤76是安全裝置，防止上面前后平移振動平臺5的傾覆，左右移動電缸支座74與左右移動電缸相連接，承受左右移動電缸的推力，前后平移電缸推動前后平移振動平臺5及上部的運(yùn)動，一起實(shí)現(xiàn)前后平移振動，左右移動滾輪79—方面承受左右平移振動平臺6及上部的重量，另一方面通過滾動實(shí)現(xiàn)左右平移振動平臺6的左右移動。
[0029]振動臺底架7位于大位移六自由度振動臺的最底層，與實(shí)驗(yàn)室底梁焊接，固定不動，支撐上部六個獨(dú)立平臺的重量，并保證大位移六自由度振動臺的安全運(yùn)行；
如圖8所示，振動臺底架7由6個部分組成:前部左右移動軌道81、左右移動電缸82、底架橫梁83、后部左右移動軌道84、底架立柱85和底架底梁86;其中前部左右移動軌道81和后部左右移動軌道84用于上面左右平移振動平臺6的前滾輪71、后滾輪78和左右移動滾輪79的運(yùn)行軌道，用于滾輪的輪壓，一起實(shí)現(xiàn)左右平移振動，左右移動電缸82推動左右平移振動平臺6及上部的振動，底架橫梁83連接振動臺底架7的前側(cè)和后側(cè)結(jié)構(gòu)，形成一個整體框架，底架立柱85承受整個大位移六自由度振動臺左右的重量，以及振動時(shí)產(chǎn)生的慣性力，底架底梁86與地面相連接，使其固定，保證整個大位移六自由度振動臺的安全。
[0030]如圖9所示:擺動電缸有4個部分組成，包括:擺動電缸推桿鉸點(diǎn)91、擺動電缸缸體92、伺服電機(jī)93、前后擺動電缸支座94組成，其中擺動電缸推桿鉸點(diǎn)91用于連接所要推動的平臺支座，擺動電缸缸體92是缸體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是推桿，收到伺服電機(jī)93的驅(qū)動可將推桿推出，伺服電機(jī)93是電缸的動力來源，通電后將電能轉(zhuǎn)化為推桿的機(jī)械動能，前后擺動電缸支座94是用于安裝擺動電缸的。
[0031]
在本實(shí)施例中，上述六層相互獨(dú)立的平臺均能夠獨(dú)立振動，互不影響，既可以實(shí)現(xiàn)每層平臺的單獨(dú)運(yùn)動，又可以實(shí)現(xiàn)多層平臺的聯(lián)合運(yùn)動，模擬空間的六自由度運(yùn)動。
[0032]綜上所述，本發(fā)明一種新型大位移六自由度振動臺，不僅六個自由度方向的振動的可以分別單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，又可以實(shí)現(xiàn)多自由度的聯(lián)合振動;單個自由度運(yùn)動無須通過解耦實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方式簡潔明了，易于控制，由于六個自由度分別能夠單獨(dú)振動，因此，控制時(shí)只需要對各個自由度分別控制就可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合振動，比傳統(tǒng)的大位移六自由度振動臺通過復(fù)雜的解耦公式得到控制方式簡單，精度高。采用電動缸驅(qū)動，位置精度高，響應(yīng)頻率快，可以模擬船舶在海上的低頻運(yùn)動，也可以模擬地震時(shí)的高頻振動，從而大大提高了實(shí)驗(yàn)臺的工作效率以及功能的適應(yīng)性。
[0033] 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大位移六自由度振動臺，其特征在于包含振動臺底架(7)以及六個獨(dú)立平臺:回轉(zhuǎn)擺動平臺(I)、左右擺動平臺(2)、前后擺動平臺(3)、垂直升沉振動平臺(4)、前后位移振動平臺(5)、和左右位移振動平臺(6)，并且還包含分別驅(qū)動六個獨(dú)立平臺振動的六個電動缸；回轉(zhuǎn)擺動平臺(I)位于大位移六自由度振動臺的最頂層，采用回轉(zhuǎn)軸承與左右擺動平臺(2)連接，并由回轉(zhuǎn)擺動電動缸驅(qū)動；左右擺動平臺(2)位于大位移六自由度振動臺的上面第二層，采用鉸軸與前后擺動平臺(3)連接，并由左右擺動電動缸驅(qū)動;前后擺動平臺(3)位于大位移六自由度振動臺的上面第三層，采用鉸軸與垂直升沉振動平臺(4)連接，并由前后擺動電動缸驅(qū)動;垂直升沉振動平臺(4)位于大位移六自由度振動臺的上面第四層，采用鉸軸與導(dǎo)向架相連，導(dǎo)向架套裝在垂直運(yùn)動導(dǎo)軌上，而垂直運(yùn)動導(dǎo)軌又焊接在前后位移振動平臺(4)上，由垂直升沉振動電動缸驅(qū)動；前后位移振動平臺(5)位于大位移六自由度振動臺的上面第五層，采用滾輪與水平輪與左右位移振動平臺(6)相連接，并由前后位移振動電動缸驅(qū)動;左右位移振動平臺(6)位于大位移六自由度振動臺的上面第六層，采用滾輪與水平輪與振動臺底架(7)連接，并由左右位移振動電動缸驅(qū)動;振動臺底架(7)位于大位移六自由度振動臺的最底層，與實(shí)驗(yàn)室底梁焊接，固定不動，支撐上部整個振動臺的重量;所述六層相互獨(dú)立的六個獨(dú)立平臺均獨(dú)立振動，同時(shí)又相互配合實(shí)現(xiàn)多層平臺的聯(lián)合運(yùn)動。2.如權(quán)利要求1所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于回轉(zhuǎn)平臺(I)承載重量并實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)動一個±15°內(nèi)的角度，左右擺動平臺(2)實(shí)現(xiàn)其本身及以上結(jié)構(gòu)正向或反向轉(zhuǎn)動一個±15°內(nèi)的角度，前后擺動平臺(3)實(shí)現(xiàn)其本身及以上多層結(jié)構(gòu)正向或反向轉(zhuǎn)動一個±15°內(nèi)的角度，垂直升沉振動平臺(4)實(shí)現(xiàn)其本身及以上多層結(jié)構(gòu)向上或向下移動一個土300mm的位移，前后平移振動平臺(5)實(shí)現(xiàn)其本身及以上多層結(jié)構(gòu)向前或向后移動一個±300mm的位移；左右平移振動平臺(6)實(shí)現(xiàn)其本身及以上多層結(jié)構(gòu)向左或向右移動一個土300mm的位移;振動臺底架(7)支撐本身以及所述六個獨(dú)立平臺實(shí)現(xiàn)(6)個自由度的大位移振動。3.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于回轉(zhuǎn)平臺I由4個部分組成:連接耳板(21)、回轉(zhuǎn)平臺結(jié)構(gòu)(22)、回轉(zhuǎn)推動電缸支座(23)、回轉(zhuǎn)支撐(24)，其中連接耳板(21)用于連接上面的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)跟隨所述回轉(zhuǎn)平臺(I)一起振動，回轉(zhuǎn)平臺結(jié)構(gòu)(22)一方面承載自身重量并承受上部實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)一起回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)推動電缸支座(23)連接回轉(zhuǎn)擺動電動缸，通過回轉(zhuǎn)擺動電動缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)平臺(I)的正向或反向轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)支承(24)采用高強(qiáng)度螺栓連接其上面的回轉(zhuǎn)平臺(I)的部分和下面的左右擺動平臺(2)，既承受結(jié)構(gòu)重量和一定的傾覆力矩，又實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)平臺(I)的回轉(zhuǎn)。4.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于左右擺動平臺(2)由5個部分組成:回轉(zhuǎn)推動電缸支座(31)、回轉(zhuǎn)支承支座(32)、擺動平臺結(jié)構(gòu)(33)、擺動電缸支座(34)、擺動支座(34)，其中回轉(zhuǎn)推動電缸支座(31)連接回轉(zhuǎn)電動缸，推動上面的回轉(zhuǎn)平臺(I)轉(zhuǎn)動，擺動平臺結(jié)構(gòu)(33)用于承載自身重量與上部結(jié)構(gòu)重量一起實(shí)現(xiàn)擺動，擺動電缸支座(34 )與擺動電缸連接，通過擺動電缸的伸縮實(shí)現(xiàn)左右擺動平臺(2 )的擺動，擺動支座(34 )承載擺動及上部重量，通過銷軸方式實(shí)現(xiàn)擺動。5.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于前后擺動平臺(3)由7個部分組成:前后擺動平臺結(jié)構(gòu)(41)、左右擺動支座(42)、前后擺動支座(43)、擺動支座(44)、擺動電缸支座(45)、安裝法蘭(46)和垂直頂升電缸支座(47)，其中前后擺動平臺結(jié)構(gòu)(41)承受自身及上部重量，并實(shí)現(xiàn)前后擺動，左右擺動支座(42)與上部擺動支座(44)相連接，用于前后擺動平臺3的擺動支撐，前后擺動支座(43)是前后擺動平臺(3)的支座，采用銷軸與下面垂直升沉平臺(4)相連接，實(shí)現(xiàn)前后擺動，擺動電缸支座(45)與擺動電缸相連接，通過擺動電缸的伸縮，實(shí)現(xiàn)整個前后擺動平臺(3)及其上部實(shí)現(xiàn)前后擺動，安裝法蘭(46)用于連接前后擺動平臺(3)的下部，垂直頂升電缸支座(47)連接垂直頂升電缸的下端，承受垂直頂升電缸的推力。6.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于垂直升沉振動平臺(4)由6個部分組成:垂直升降左吊點(diǎn)(51)、升沉平臺結(jié)構(gòu)(52)、擺動鉸支座(53)、垂直升降右吊點(diǎn)(54)、第二安裝法蘭(55)和擺動缸下支座(56);其中垂直升降左吊點(diǎn)(51)和垂直升降右吊點(diǎn)(54)用于將整個垂直升沉振動平臺(4)及上部吊起及放下，升沉平臺結(jié)構(gòu)(52)承受自身及上部重量，一起實(shí)現(xiàn)上下升沉振動，第二安裝法蘭(55)連接前后擺動平臺(3)的下部，擺動電缸下支座56與前后擺動電缸支座94相連接，推動前后擺動平臺(3)的擺動。7.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于前后平移振動平臺(5)由5個部分組成:前部垂向升沉導(dǎo)軌(61)、前后平移平臺結(jié)構(gòu)(62)、垂向電缸下支座(63)、水平電缸支座(64)、后部垂向升沉導(dǎo)軌(65);其中前部垂向升沉導(dǎo)軌(61)、后部垂向升沉導(dǎo)軌(65)用于上部垂直升沉振動平臺(4)的垂直導(dǎo)向，前后平移平臺結(jié)構(gòu)(62)承受自身及上部重量，一起實(shí)現(xiàn)前后平移振動，垂向電缸下支座(63)與垂向電缸相連接，承受垂向電缸的推力，水平電缸支座(64)與水平推動電缸相連接，承受水平推動電缸的推力，實(shí)現(xiàn)前后平移振動平臺(5)及上部的前后移動。8.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于左右平移振動平臺(6)由9個部分組成:前滾輪(71)、前導(dǎo)向輪(72)、前反鉤(73)、左右移動電缸支座(74)、前后移動電缸(75)、后反鉤(76)、后導(dǎo)向輪(77)、后滾輪(78)和左右移動滾輪(79);其中前滾輪(71)、后滾輪(78)承受上部前后平移振動平臺(5)及上部的重量，同時(shí)通過前滾輪(71)和后滾輪(78)的滾動實(shí)現(xiàn)前后平移平臺(5)的平移，前導(dǎo)向輪(72)和后導(dǎo)向輪(77)給前后平移振動平臺(5)做導(dǎo)向輪，使其沿直線平移，前反鉤(73)和后反鉤(76)是安全裝置，防止上面前后平移振動平臺(5)的傾覆，左右移動電缸支座(74)與左右移動電缸相連接，承受左右移動電缸的推力，前后平移電缸推動前后平移振動平臺(5)及上部的運(yùn)動，一起實(shí)現(xiàn)前后平移振動，左右移動滾輪(79)—方面承受左右平移振動平臺(6)及上部的重量，另一方面通過滾動實(shí)現(xiàn)左右平移振動平臺(6)的左右移動。9.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于振動臺底架(7)由6個部分組成:前部左右移動軌道(81)、左右移動電缸(82)、底架橫梁(83)、后部左右移動軌道(84)、底架立柱(85)和底架底梁(86);其中前部左右移動軌道(81)和后部左右移動軌道(84)用于上面左右平移振動平臺(6)的前滾輪(71)、后滾輪(78)和左右移動滾輪(79)的運(yùn)行軌道，用于滾輪的輪壓，一起實(shí)現(xiàn)左右平移振動，左右移動電缸(82)推動左右平移振動平臺(6)及上部的振動，底架橫梁(83)連接振動臺底架(7)的前側(cè)和后側(cè)結(jié)構(gòu)，形成一個整體框架，底架立柱(85)承受整個大位移六自由度振動臺左右的重量，以及振動時(shí)產(chǎn)生的慣性力，底架底梁(86)與地面相連接，使其固定。10.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于:分別驅(qū)動六個獨(dú)立平臺的六個電動缸都設(shè)置位置傳感器。11.如權(quán)利要求1或2所述的大位移六自由度振動臺，其特征在于:最頂層回轉(zhuǎn)擺動平臺(I)上設(shè)有四個連接耳板，連接耳板上面設(shè)有銷孔并連接實(shí)驗(yàn)吊機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置或者登船梯實(shí)驗(yàn)裝置。
【文檔編號】G09B9/12GK105913717SQ201610510263
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】王悅民, 胡雄, 沈瑩, 陳自強(qiáng), 余智雄, 童民慧, 董凱, 陳朵朵, 沈曉陽
【申請人】上海海事大學(xué)