一种六自由度振动激励系统的制作方法

文档序号:8542278阅读:479来源:国知局
一种六自由度振动激励系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于精密机械领域,具体涉及一种六自由度振动激励系统。
【背景技术】
[0002]航天器上的发动机等一些主动元件会产生振动,这种振动会影响到精密仪器的精度,甚至导致仪器无法正常工作。因而,有必要在发射之前,在地面环境下模拟振动环境,研宄振动量级的大小和仪器工作精度之间的关系。
[0003]研宄振动影响所用到的典型设备是激振台。目前单自由度激振台已经获得了广泛应用,但单自由度激振台仅能模拟单个方向的振动环境,随着工程技术的进步和人们需求的日益提高,单自由度激振台已经不能满足工程需求,急需研发多自由度激振系统。目前多自由度激振系统在各个工程领域还少见应用,在航天在轨环境模拟领域,仍使用单自由度激振台进行振动环境的粗略模拟。

【发明内容】

[0004]针对现有技术中存在的问题,本发明的目的是提出一种六自由度振动激励系统,该激振系统为航天技术领域相关精密仪器提供多种工况的多自由度高精度小量级振动激励(包括正弦、扫频、随机振动),从而在实验室环境内模拟在轨振动环境和检验仪器可靠性。
[0005]本发明一种六自由度振动激励系统,包括机械结构子系统,由上平台、下平台与6条运动支链构成;其特征在于:还包括气浮支撑子系统和电控硬件子系统。
[0006]所述的气浮支撑子系统包括个3螺纹丝杆升降机、4个空气弹簧元件与7个墩座,以及相应的气控回路;4个空气弹簧元件下端分别与一个墩座进行同心连接,4个墩座分别分别与下平台的墩座安装孔d、墩座安装孔e、墩座安装孔f、墩座安装孔g进行连接;4个空气弹簧元件上端分别与上平台进行连接,保证4个空气弹簧弹力方向竖直;3个螺纹丝杆升降机下端分别与一个墩座进行同心连接,3个墩座与下平台的墩座安装孔a、墩座安装孔b、墩座安装孔c进行连接;3个螺纹杆升降机的上端分别安装有连接块卡槽a、b、c ;连接块卡槽a、b、c与上平台下表面设计的连接块A、B、C对位安装,并使用销钉进行可拆卸式连接。
[0007]所述的电控硬件子系统包括控制计算机、A/D数据处理卡、D/A数据处理卡、信号调理器A、信号调理器B、功率放大器、加速度传感器和位移传感器;加速度传感器有12个,其中6个安装在上平台上,分别用来测量上平台及负载6个自由度的加速度;其余6个分别安装在6条运动支链中音圈电机作动器的动子顶部,沿动子轴向设置,用来测量动子轴向运动的相对加速度;位移传感器有6个,分别安装在6条运动支链中音圈电机作动器一侧,沿音圈电机作动器轴向设置,用来测量动子轴向运动的相对位移;上述每一个加速度传感器的输出端通过屏蔽线缆与信号调理器A连接,每个位移传感器的输出端通过屏蔽线缆与信号调理器B连接;信号调理器A和信号调理器B用来完成对加速度传感器和位移传感器的输出信号的调制;信号调理器A和信号调理器B的输出端分别由屏蔽线缆连接到A/D数据处理卡的输入端,A/D数据处理卡安装在控制计算机的PCI插槽上,将采集到的加速度传感器和位移传感器的信号传递给控制计算机;D/A数据处理卡安装在控制计算机的PCI插槽上,D/A数据处理卡的输出端通过屏蔽线缆与功率放大器的输入端连接,D/A数据处理卡将控制计算机的信号传递给功率放大器;功率放大器的输出端通过屏蔽线缆连接到音圈电机作动器的音圈电机上,功率放大器接收D/A数据处理卡的信号并调制为驱动信号,驱动音圈电机作动。
[0008]在六自由度振动激励系统运行时,负载安装在上平台I上方,通过给气浮支撑子系统充气,利用空气弹簧元件的支撑力抵消负载的重力;随后开启电控硬件子系统,根据期望振动值和加速度传感器和位移传感器的反馈值控制音圈电机作动器运动,从而使六自由度振动激励系统实现所需的振动。六自由度振动激励系统不运行时,空气弹簧元件不充气,电控硬件子系统不上电,此时螺纹丝杆升降机与上平台通过销钉锁死,通过螺纹丝杆升降机的支撑力抵消负载的重力。
[0009]本发明的优点在于:
[0010]1、本发明六自由度振动激励系统,具有六自由度运动能力,可以提供全方位的振动激励;
[0011]2、本发明六自由度振动激励系统,以音圈电机为主动元件,响应速度快、定位精度高、可以实现mg量级的高精度微小振动激励;
[0012]3、本发明六自由度振动激励系统,配备了气浮支撑子系统,可以支撑高达800kg的负载,承载能力强。
【附图说明】
[0013]图1:本发明六自由度振动激励系统的等轴视图;
[0014]图2:本发明六自由度振动激励系统的俯视图;
[0015]图3:本发明六自由度振动激励系统的下平台的等轴视图;
[0016]图4:本发明六自由度振动激励系统的上平台的底视图;
[0017]图5:本发明六自由度振动激励系统的两自由度虎克铰的爆炸视图;
[0018]图6:本发明六自由度振动激励系统的两自由度虎克铰的主视图;
[0019]图7:本发明六自由度振动激励系统的两自由度虎克铰的主视图A-A剖视图
[0020]图8:本发明六自由度振动激励系统的三自由度虎克铰的等轴视图;
[0021]图9:本发明六自由度振动激励系统的三自由度虎克铰的剖视图;
[0022]图10:本发明提出的一种六自由度振动激励系统的音圈电机作动器等轴视图;
[0023]图11:本发明提出的一种六自由度振动激励系统的气浮支撑子系统安装示意图;
[0024]图12:本发明提出的一种六自由度振动激励系统的电控回路示意图。
[0025]图中:
[0026]1-上平台2-三自由度虎克铰3-音圈电机作动器4-下平台
[0027]5-两自由度虎克铰6-空气弹簧元件 7-螺纹丝杆升降机8-墩座
[0028]9-上铰座10-预紧螺钉11-端盖12-圆锥滚子轴承
[0029]13-十字轴14-下铰座15-压紧件16-压紧弹簧
[0030]17-垫片18-基座轴19-圆锥滚子轴承 20-回转盖
[0031]21-压紧螺母22-上端盖23-动子24-定子
[0032]25-加速度传感器 26-位移传感器 27-信号调理器A 28-信号调理器B
[0033]29-控制计算机 30-A/D数据处理卡31- D/A处理卡 32-功率放大器
[0034]101-上基座a102-上基座b103-上基座c1011-定心孔A
[0035]1012-定心孔B 1021-定心孔C 1022-定心孔D 1031-定心孔E
[0036]1032-定心孔F 401-下基座A402-下基座B403-下基座C
[0037]404-下基座D405-下基座E406-下基座F4011-定心孔a
[0038]4012-定心孔b 4013-定心孔c 4014-定心孔d 4015-定心孔e
[0039]4016-定心孔f 411-墩座安装孔a 412-墩座安装孔b 413-墩座安装孔c
[0040]414-墩座安装孔d 415-墩座安装孔e 416-墩座安装孔f 417-墩座安装孔g
【具体实施方式】
[0041]下面将结合附图对本发明进行详细说明。
[0042]本发明一种六自由度振动激励系统,如图1、图2所示。包括机械结构子系统、气浮支撑子系统和电控硬件子系统三个部分。其中,气浮支撑子系统与机械结构子系统按恒定的装配关系联接,以抵消机械结构子系统及以后可能安装的负载的重力,电控硬件子系统通过电缆控制机械结构子系统中安装的音圈电机运动,实现振动激励。
[0043]所述的机械结构子系统包括上平台1、下平台4与6条运动支链,如图1、图2所示。下平台4优选为平面人字型结构以减轻重量,如图3所示,下平台4的边缘处按中心对称的设
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