专利名称：一种三转动自由度混联驱动机构的制作方法
技术领域：
本发明属于混联机构领域，特别是涉及一种由一个两转动自由度并联机构与一个转动自由度机构串联而成的三转动自由度混联驱动机构。
背景技术：
全任务飞行模拟机上的驾驶舱通常由Stewart并联机构驱动，可实现空间六自由度的运动，但是该机构的缺点是工作空间小、运动正解困难、结构设计复杂、价格昂贵。随着中国低空领域的开放，通用航空必将快速发展，因此直升机、私人飞机驾驶员的培训需求以及对飞行模拟机的需求也会快速增长。若飞行模拟驾驶舱仅有三转动自由度的运动，依然可以使驾驶员感受到飞机姿态的变化。为此，中国发明专利申请第200610102017. 3号中公开了一种空间非对称两自由度转动并联机构，该机构是采用两条结构相同的UPS支链(U代表虎克铰，P代表移动副，S代表球铰)来驱动动平台，并且该驱动方式需要将电机固定在运动支链上，因此增加了运动支链的质量，所以不利于实现机构高速运动。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种三转动自由度混联驱动机构，该机构具有结构简单，整体高度低，承载能力高等优点。为了达到上述目的，本发明提供的三转动自由度混联驱动机构由一个两转动自由度并联机构和一个360°转动自由度机构串联而构成；其中两转动自由度并联机构包括静平台、位于静平台上方的动平台和连接在静平台和动平台之间的一条约束支链和两条驱动支链；所述的约束支链由静平台连接支座和虎克铰组成，其中静平台连接支座垂直设置，下 端固定在静平台的表面中部，虎克铰连接在静平台连接支座的上端和动平台底面之间；两条驱动支链均由导向机构、移动副、虎克铰、连杆和球铰组成，其中两个导向机构分别固定在静平台的表面一侧，每个导向机构上安装有一个移动副，虎克铰连接在移动副的上端和连杆的下端之间，而球铰则连接在连杆的上端和动平台底面之间；并且三条支链与动平台的连接点呈等腰三角形分布，其中约束支链与动平台的连接点为等腰三角形上长度相等的两条边的顶点，其余两条驱动支链与动平台的连接点为等腰三角形其余两个顶点；所述的360 °转动自由度机构由工作台和转台轴承构成，其中工作台由位于上端的台面和连接在台面底面中部的支撑杆组成，并且支撑杆下端通过转台轴承贯穿连接在动平台的中部，因此工作台能够进行360°转动。所述的两条驱动支链上的导向机构平行或不平行设置。所述的支座到两导向机构7之间的距离相等。所述的三转动自由度混联驱动机构还包括三台电机，其中一台电机与工作台上支撑杆的下端相连，其余两台电机分别通过滚珠丝杠与两条驱动支链上的两个移动副相接。本发明提供的三转动自由度混联驱动机构结构简单；由于两条驱动支链的驱动电机与静平台固连，所以该机构的运动质量小，易实现高速；由于两条驱动支链中的连杆为二力杆，所以该机构承载能力高。若用于驱动飞行模拟驾驶舱运动，与Stewart并联机构相t匕，可以大大降低飞行模拟机的生产和维护成本，因此具有广阔的应用前景。
图I为本发明提供的三转动自由度混联驱动机构结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例本发明提供的三转动自由度混联驱动机构进行详细说明。如图I所示，本发明提供的三转动自由度混联驱动机构由一个两转动自由度并联机构和一个360°转动自由度机构串联而构成；其中两转动自由度并联机构包括静平台8、 位于静平台8上方的动平台10和连接在静平台8和动平台10之间的一条约束支链和两条驱动支链；所述的约束支链由静平台连接支座3和虎克铰2组成，其中静平台连接支座3垂直设置，下端固定在静平台8的表面中部，虎克铰2连接在静平台连接支座3的上端和动平台10底面之间；两条驱动支链均由导向机构7、移动副6、虎克铰5、连杆4和球铰I组成，其中两个导向机构7分别固定在静平台8的表面一侧，每个导向机构7上安装有一个移动副6，虎克铰5连接在移动副6的上端和连杆4的下端之间，而球铰I则连接在连杆4的上端和动平台10底面之间；并且三条支链与动平台10的连接点呈等腰三角形分布，其中约束支链与动平台10的连接点为等腰三角形上长度相等的两条边的顶点，其余两条驱动支链与动平台10的连接点为等腰三角形其余两个顶点；所述的360°转动自由度机构由工作台9和转台轴承12构成，其中工作台9由位于上端的台面和连接在台面底面中部的支撑杆组成，并且支撑杆下端通过转台轴承12贯穿连接在动平台10的中部，因此工作台9能够进行360。转动。所述的两条驱动支链上的导向机构7平行或不平行设置。所述的支座3到两导向机构7之间的距离相等。所述的三转动自由度混联驱动机构还包括三台电机13，其中一台电机13与工作台9上支撑杆的下端相连，其余两台电机13分别通过滚珠丝杠与两条驱动支链上的两个移动副6相接。本发明提供的三转动自由度混联驱动机构在使用时，可将其上的工作台9与飞行模拟机上的驾驶舱相连接，利用两台电机控制移动副6的位置使动平台10进行两自由度的转动，并利用另一台电机驱动工作台9相对于动平台10进行360°转动，这样本机构的工作台9就可在三个电机的驱动下实现三转动运动。
权利要求
1.一种三转动自由度混联驱动机构，其特征在于所述的三转动自由度混联驱动机构由一个两转动自由度并联机构和一个360°转动自由度机构串联而构成；其中两转动自由度并联机构包括静平台(8)、位于静平台(8)上方的动平台(10)和连接在静平台(8)和动平台(10)之间的一条约束支链和两条驱动支链；所述的约束支链由静平台连接支座(3)和虎克铰(2)组成，其中静平台连接支座(3)垂直设置，下端固定在静平台(8)的表面中部，虎克铰(2)连接在静平台连接支座(3)的上端和动平台(10)底面之间；两条驱动支链均由导向机构⑵、移动副(6)、虎克铰(5)、连杆⑷和球铰⑴组成，其中两个导向机构(7)分别固定在静平台(8)的表面一侧，每个导向机构(7)上安装有一个移动副(6)，虎克铰(5)连接在移动副(6)的上端和连杆⑷的下端之间，而球铰⑴则连接在连杆⑷的上端和动平台(10)底面之间；并且三条支链与动平台(10)的连接点呈等腰三角形分布，其中约束支链与动平台(10)的连接点为等腰三角形上长度相等的两条边的顶点，其余两条驱动支链与动平台(10)的连接点为等腰三角形其余两个顶点；所述的360°转动自由度机构由工作台(9)和转台轴承(12)构成，其中工作台(9)由位于上端的台面和连接在台面底面中部的支撑杆组成，并且支撑杆下端通过转台轴承(12)贯穿连接在动平台(10)的中部。
2.根据权利要求I所述的三转动自由度混联驱动机构，其特征在于所述的两条驱动支链上的导向机构(7)平行或不平行设置。
3.根据权利要求I所述的三转动自由度混联驱动机构，其特征在于所述的支座(3)到两导向机构(7)之间的距离相等。
4.根据权利要求I所述的三转动自由度混联驱动机构，其特征在于所述的三转动自由度混联驱动机构还包括三台电机(13)，其中一台电机(13)与工作台(9)上支撑杆的下端相连，其余两台电机(13)分别通过滚珠丝杠与两条驱动支链上的两个移动副(6)相接。
全文摘要
一种三转动自由度混联驱动机构。其由一个两转动自由度并联机构和一个360°转动自由度机构串联而构成；两转动自由度并联机构包括静平台、位于静平台上方的动平台和连接在静平台和动平台之间的一条约束支链和两条驱动支链；两条驱动支链均由导向机构、移动副、虎克铰、连杆和球铰组成。本发明提供的三转动自由度混联驱动机构结构简单；由于两条驱动支链的驱动电机与静平台固连，所以该机构的运动质量小，易实现高速；由于两条驱动支链中的连杆为二力杆，所以该机构承载能力高。若用于驱动飞行模拟驾驶舱运动，与Stewan并联机构相比，可以大大降低飞行模拟机的生产和维护成本，因此具有广阔的应用前景。
文档编号G09B9/20GK102750850SQ20121018219
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者张志旭, 洪振宇, 许致华 申请人:中国民航大学