一种电动三自由度运动模拟机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种模拟机构，具体涉及一种结构简单、反应快速、能根据要求进行运动模拟、能精确控制运动的三自由度运动模拟机构。
【背景技术】
[0002]运动模拟机构在现今的生活应用越来越广泛，在最初并联机构一直被应用于各种模拟器，例如飞行模拟器，汽车驾驶模拟器，还有后来的动感游戏模拟器。而以往的运动模拟机构多用液压伺服缸来进行运动控制，并且体积都比较大，而且液压伺服缸可能会产生污染，也不便与维修，所以对使用会带来许多不便。
【发明内容】
[0003]针对现有的运动模拟机构存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种电动三自由度模拟机构，以克服现有技术中存在的问题。
[0004]为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案:
[0005]—种电动三自由度运动模拟机构，包括底座板，底座板上均匀间隔分布有三个电动推杆，电动推杆的顶部通过球头关节轴承安装有顶板，电动推杆的底部安装在转动机构上，转动机构可驱动电动推杆旋转。
[0006]进一步地，所述的顶板包括上顶板和下顶板，在下顶板上开设有轴承孔，所述的球头关节轴承装配在轴承孔中，上顶板固定在下顶板上方。
[0007]进一步地，所述的转动机构包括设置在底座板上的步进电机，步进电机的输出轴与电动推杆底部活动式连接。
[0008]进一步地，所述的底座板上固定设置有纵向截面为L形的支架，支架上开设有电机孔，所述的步进电机固定在电机孔中，步进电机的输出轴通过联轴器与所述的电动推杆底部连接。
[0009]进一步地，所述的底座板上固定设置有固定板，固定板上平行设置一对立板，在立板上均开设有安装孔;所述的两个安装孔中装配有传动轴，传动轴活动式安装在电动推杆底部，且传动轴与联轴器连接。
[0010]进一步地，所述的电动推杆的底部设置有传动板，传动板上开设有带有卡键的通孔，所述的传动轴穿过通孔设置，传动轴上设置有与卡键配合的卡槽。
[0011]进一步地，所述的传动轴的一端穿过其中一个安装孔，在传动轴的另一端上套装有套筒，套筒通过滑动轴承安装在另一个安装孔上。
[0012]进一步地，所述的传动轴外部套装有挡板，挡板位于联轴器与立板之间，并固定在立板上。
[0013]本实用新型具有以下技术特点:
[0014]本实用新型克服了现有的液压缸伺服驱动系统的传动精度低、油液污染、启动慢、传动效率低、密封性差、难查找损坏点的缺陷，该模拟机构操控方便，结构更加简单，效率高，启动快，可以精确地控制运动平台的运动，同时便于维修和维护。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0016]图2为固定板部分的俯视图；
[0017]图3为固定板部分的斜俯视图；
[0018]图4为传动轴的结构不意图；
[0019]图5为电动推杆的结构不意图；
[0020]图6为支架的结构示意图；
[0021 ]图中标号代表:I一底座板，2—套筒，3—传动轴，3-1—卡键，4一固定板，4_1 一立板，4_2—安装孔，5—联轴器，6—支架，6_1—电机孔，7—步进电机，8一球头关节轴承，9一上顶板，1—下顶板，11 一电动推杆，11-1 一传动板，11-2—通孔，12—挡板。
【具体实施方式】
[0022]遵从上述技术方案，如图1所示，本实用新型公开了一种电动三自由度运动模拟机构，包括底座板I，底座板I上均匀间隔分布有三个电动推杆11，电动推杆11的顶部通过球头关节轴承8安装有顶板，电动推杆11的底部安装在转动机构上，转动机构可驱动电动推杆11旋转。
[0023]该三自由度模拟机构主要包括电动推杆11和由电动推杆11驱动的顶板，顶板在三个电动推杆11的作用下可以在水平面中调整位置。三个电动推杆11均匀分布，是指在周向上每间隔120°分布一个电动推杆11，电动推杆11在电力的作用下，可以推动顶板运动。然而利用电动推杆11只能实现顶板两个方向上的自由度，因此设置了转动机构，转动机构可以带底用电动推杆11旋转，电动推杆11旋转可使顶板转动，由此可实现三个方向上的自由度。
[0024]如图1所示，顶板包括上顶板9和下顶板10，在下顶板10上开设有轴承孔，所述的球头关节轴承8装配在轴承孔中，上顶板9固定在下顶板10上方。
[0025]球头关节轴承8可以实现点面连接，用于承载顶板，这样可以实现电动推杆11顶端与顶板的活动式连接，满足调整的要求。
[0026]具体地，转动机构包括设置在底座板I上的步进电机7，步进电机7的输出轴与电动推杆11底部活动式连接。利用步进电机7可以精确地控制转动的圈数，具体控制可利用计算机或控制器，能使不进电机驱动电动推杆11转动到要求的位置。
[0027]至于电机的安装方式，如图6所示，底座板I上固定设置有纵向截面为L形的支架6，支架6上开设有电机孔6-1，所述的步进电机7固定在电机孔6-1中，步进电机7的输出轴通过联轴器5与所述的电动推杆11底部连接;联轴器5可以保证步进电机7能平稳地传递扭矩，同时还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
[0028]为了更好地连接步进电机7与电动推杆11，如图2、图3所示，底座板I上固定设置有固定板4，固定板4上平行设置一对立板4-1，在立板4-1上均开设有安装孔4-2 ；所述的两个安装孔4-2中装配有传动轴3，传动轴3活动式安装在电动推杆11底部，且传动轴3与联轴器5连接。利用传动轴3能更好地与电动推杆11装配，以达到更好控制电动推杆11的作用。
[0029]电动推杆11与传动轴3的具体配合方式是，电动推杆11的底部设置有传动板11-1，传动板11-1上开设有带有卡键3-1的通孔11-2，所述的传动轴3穿过通孔11-2设置，传动轴3上设置有与卡键3-1配合的卡槽。通过卡键3-1与卡槽的配合，使传动轴3与电动推杆11之间紧固连接，当传动轴3转动时，将带动电动推杆11转动，由此可利用步进电机7的转动圈数来控制电动推杆11具体的转动角度。传动轴3的一端穿过其中一个安装孔4-2，在传动轴3的另一端上套装有套筒2，套筒2通过滑动轴承安装在另一个安装孔4-2上。套筒2可以使传动轴3的安装更加稳定，利于传动轴3的转动过程。传动轴3外部套装有挡板12，挡板12位于联轴器5与立板4-1之间，并固定在立板4-1上；挡板12起到隔离作用，防止传动轴3的转动受到影响。
[0030]本机构有三个自由度，分别为沿Z轴运动、绕X轴、Y轴转动。
[0031]实际使用时，可以以底座板I的中心为原点，以其中任意一个步进电机7的轴向为X轴正方向，底座板I平面内垂直X轴的方向为Y轴，垂直于X、Y轴为Z轴建立笛卡尔坐标系。[0032 ]当顶板沿Z轴向上运动时，三个步进电机7的输出轴在X轴上左转，使三个电动推杆11上端以Z轴为旋转中心向内倾斜，与此同时电动推杆11运作，推杆伸出将顶板向上顶起；
[0033]当顶板绕Y轴旋转时，在X轴上的步进电机7带动传动轴3向左转动，使电动推杆11上端向内倾斜，推杆收缩，与此同时另外两个步进电机7的输出轴向右转动使电动推杆11上端向外运动、推杆伸长；
[0034]绕X轴旋动过程原理与绕Y轴相同。
【主权项】
1.一种电动三自由度运动模拟机构，包括底座板(I)，其特征在于，所述的底座板(I)上均匀间隔分布有三个电动推杆(11)，电动推杆(11)的顶部通过球头关节轴承(8)安装有顶板，电动推杆(11)的底部安装在转动机构上，转动机构可驱动电动推杆(11)旋转。2.如权利要求1所述的电动三自由度运动模拟机构，其特征在于，所述的顶板包括上顶板(9)和下顶板(10)，在下顶板(10)上开设有轴承孔，所述的球头关节轴承(8)装配在轴承孔中，上顶板(9)固定在下顶板(10)上方。3.如权利要求1所述的电动三自由度运动模拟机构，其特征在于，所述的转动机构包括设置在底座板(I)上的步进电机(7)，步进电机(7)的输出轴与电动推杆(11)底部活动式连接。4.如权利要求3所述的电动三自由度运动模拟机构，其特征在于，所述的底座板(I)上固定设置有纵向截面为L形的支架(6)，支架(6)上开设有电机孔(6-1)，所述的步进电机(7)固定在电机孔(6-1)中，步进电机(7)的输出轴通过联轴器(5)与所述的电动推杆(11)底部连接。5.如权利要求4所述的电动三自由度运动模拟机构，其特征在于，所述的底座板(I)上固定设置有固定板(4)，固定板(4)上平行设置一对立板(4-1)，在立板(4-1)上均开设有安装孔(4-2);所述的两个安装孔(4-2)中装配有传动轴(3)，传动轴(3)活动式安装在电动推杆(11)底部，且传动轴(3)与联轴器(5)连接。6.如权利要求5所述的电动三自由度运动模拟机构，其特征在于，所述的电动推杆(II)的底部设置有传动板(11-1)，传动板(11-1)上开设有带有卡键(3-1)的通孔(11-2)，所述的传动轴(3)穿过通孔(11-2)设置，传动轴(3)上设置有与卡键(3-1)配合的卡槽。7.如权利要求5所述的电动三自由度运动模拟机构，其特征在于，所述的传动轴(3)的一端穿过其中一个安装孔(4-2)，在传动轴(3)的另一端上套装有套筒(2)，套筒(2)通过滑动轴承安装在另一个安装孔(4-2)上。8.如权利要求5所述的电动三自由度运动模拟机构，其特征在于，所述的传动轴(3)夕卜部套装有挡板(12)，挡板(12)位于联轴器(5)与立板(4-1)之间，并固定在立板(4-1)上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电动三自由度运动模拟机构，包括底座板，底座板上均匀间隔分布有三个电动推杆，电动推杆的顶部通过球头关节轴承安装有顶板，电动推杆的底部安装在转动机构上，转动机构可驱动电动推杆旋转。本实用新型克服了现有的液压缸伺服驱动系统的传动精度低、油液污染、启动慢、传动效率低、密封性差、难查找损坏点的缺陷，该模拟机构操控方便，结构更加简单，效率高，启动快，可以精确地控制运动平台的运动，同时便于维修和维护。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN205334855
【申请号】CN201620017473
【发明人】丁智勇, 陈豪, 周钊强, 李俊
【申请人】长安大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月8日