专利名称：三自由度液压伺服平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适于模拟训练或仿真娱乐使用的空间三自由度液压伺服平台。
本实用新型是通过以下技术方案实现的三自由度液压伺服平台具有机座、固定联接在机座上的承重座、支承座和十字关节，机座上装有摇杆、前液压缸、两只侧液压缸、转动铰接连杆和动平台，动平台上装有十字关节，组成三自由度的空间连杆机构。
三自由度液压伺服平台前液压缸的缸筒端用销轴联接在十字关节上，十字关节固定安装在机座的前侧，前液压缸的活塞杆端用销轴联接在十字关节上，十字关节固定安装在动平台的前侧，在该十字关节的销轴上同时安装摇杆的一端，摇杆的另一端用销轴安装在支承座的前销轴孔中，前液压缸的轴线与机座水平面成某种角度。
三自由度液压伺服平台两只侧液压缸的缸筒端分别用销轴联接在十字关节上，该十字关节固定安装在机座的左右两侧，两只液压缸的活塞杆端用销轴联接在十字关节上，该十字关节相应固定安装在动平台的左右两侧，侧液压缸的轴线与机座水平面成某种角度。
三自由度液压伺服平台的转动铰接连杆是由两根连杆通过销轴铰接在一起，转动铰接连杆的上端用销轴联接在十字关节上，十字关节安装在动平台上，下端用销轴安装在支承座的后轴孔中。
本实用新型液压缸布置对称，有四条转动轴线，提高了动平台的静态稳定性和动态稳定性，在相同的伺服精度下，可以得到更高的模拟精度和仿真感；动平台为框形结构，可以作空间的三自由度运动，其上部可以承载各种模拟训练或仿真娱乐操作舱，模拟运动机械的前后俯仰、左右摇摆、上下颠簸和侧弯等各种运动状态。
图1是三自由度液压伺服平台的结构示意图。
图2是三自由度液压伺服平台的机构原理图。
图3是三自由度液压伺服平台的转动铰接连杆结构示意图。
图4是三自由度液压伺服平台的第一种十字关节结构示意图。
图5是三自由度液压伺服平台的另一种十字关节结构示意图。
附
图1、附图3～5所示为示例性，而非限定性的。考虑到本实用新型有多种结构上的变型以及有些其它部件可以实现前述的发明目的，本实用新型的保护范围应由本专利的权利要求书来唯一确定。
前液压缸6的缸筒端用销轴12b联接在十字关节4b上，十字关节4b固定安装在机座1的前侧，前液压缸6的活塞杆端用销轴12a联接在十字关节4a上，十字关节4a固定安装在动平台5的前侧，在该十字关节的销轴12a上同时安装摇杆3的一端，摇杆3的另一端用销轴10a安装在支承座9的前销轴孔中，前液压缸6的轴线与机座1水平面成某种角度。移动前液压缸6的活塞杆，可以使摇杆3围绕支承座前销轴孔摆动。
两只侧液压缸7的缸筒端分别用销轴12d联接在十字关节4c上，十字关节4c对称固定安装在机座1的左右两侧，其活塞杆端用销轴12c联接在十字关节4d上，十字关节4d对称固定安装在动平台5的左右两侧，侧液压缸7的轴线与机座1水平面成某种角度，移动左右两侧的侧液压缸7的活塞杆，可以使动平台5绕销轴12a轴线上下摆动和绕十字关节4a与十字关节11的共同轴线左右摆动。
动平台5为框架结构，动平台5上固定安装有十字关节4a、4d和十字关节11，在机构中作三自由度的运动，其上部可以承载各种模拟训练或仿真娱乐操作舱。
在机座1上固定安装有承重座2。伺服平台停止工作时，上部运动件落在承重座2上，保证整个机构的静态稳定。
参见附图2，由机座1、前液压缸6、摇杆3、动平台5组成摇杆机构，当前液压缸6的活塞杆移动时，摇杆3可以绕转动副B的Z向轴线摆动。由机座1、下连杆13、上连杆15、动平台5组成的连杆机构是从动机构，十字关节(球销副)11的X向轴线和十字关节(球销副)4a的X向轴线构成同一轴线，动平台5可以绕该轴线在Y-Z平面内左右摆动。在由机座1、前液压缸6、摇杆3、动平台5组成的摇杆机构和由机座1、下连杆13、上连杆15、动平台5组成的连杆机构的Z向两侧，对称安装了由机座1、侧液压缸7、动平台5的连杆机构，当侧液压缸7的活塞杆移动时，动平台5既可以绕十字关节(球销副)4a的Z向轴线上下摆动，还可以绕十字关节(球销副)4a的X向轴线与十字关节(球销副)11的X向轴线的共轴线左右摆动。因此，本机构的自由度为3，可模拟运动机械的前后俯仰、左右摇摆、上下颠簸和侧弯等各种运动状态。
参见附图3，转动铰接连杆是由上连杆15和下连杆13通过销轴14铰接在一起，上连杆15的上端用销轴16联接在十字关节11上，十字关节11安装在动平台5上，下连杆的下端用销轴10b安装在支承座9的后轴孔中。转动铰接连杆8是完成姿态运动的从动件，其联接并安装在动平台上的十字关节11与前液压缸活塞杆端的十字关节4a形成了动平台5左右摆动的轴线，保证了动平台5的运动平稳性。
十字关节是球销副运动类部件，是实现机构自由度的关键部件之一。参见附图4，第一种十字关节4的结构为中间是一矩形框架19，矩形框架19四壁有四个轴孔，四个轴孔呈十字分布，处于同一平面上。矩形框架的外侧是关节座17，关节座17中有两个轴孔，两根销轴18分别插入关节座17和矩形框架19上的轴孔。用销轴12插入矩形框架上的另两个轴孔，可与其它构件联接。
参见附图5，另一种十字关节11的结构为关节座20上有一个轴孔，轴孔内装有一根耳轴21，耳轴的另一端有一轴孔，轴孔的轴线垂直于耳轴的轴线，两轴线处于同一平面上，用销轴16插入轴孔中，可与上连杆15联接。
权利要求1.一种三自由度液压伺服平台，其特征在于具有机座、固定联接在机座上的承重座、支承座和十字关节，机座上装有摇杆、前液压缸、两只侧液压缸、转动铰接连杆和动平台，动平台上装有十字关节，组成了三自由度的空间连杆机构。
2.根据权利要求1所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于前液压缸的缸筒端用销轴联接在十字关节上，十字关节固定安装在机座的前侧，前液压缸的活塞杆端用销轴联接在十字关节上，十字关节固定安装在动平台的前侧，在该十字关节的销轴上同时安装摇杆的一端，摇杆的另一端用销轴安装在支承座的前销轴孔中，前液压缸的轴线与机座水平面成某种角度。
3.根据权利要求1所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于两只侧液压缸的缸筒端分别用销轴联接在十字关节上，该十字关节固定安装在机座的左右两侧，两只液压缸的活塞杆端用销轴联接在十字关节上，该十字关节相应固定安装在动平台的左右两侧，侧液压缸的轴线与机座水平面成某种角度。
4.根据权利要求1所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于转动铰接连杆是由两根连杆通过销轴铰接在一起，转动铰接连杆的上端用销轴联接在十字关节上，十字关节安装在动平台上，下端用销轴安装在支承座的后轴孔中。
5.根据权利要求1所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于第一种十字关节的结构为中间是中空的矩形框架，矩形框架四壁有四个轴孔，四个轴孔呈十字分布，处于同一平面上，矩形框架的外侧是关节座，关节座中有两个轴孔，两根销轴分别插入关节座和矩形框架上同一轴线的轴孔中，矩形框架上的另两个同一轴线的轴孔中可插入销轴。
6.根据权利要求1所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于另一种十字关节的结构为关节座上有一个轴孔，轴孔内装有一根耳轴，耳轴的一端呈扁平状，其上有一轴孔，轴孔的轴线垂直于耳轴的轴线，两轴线处于同一平面上，轴孔中可插入销轴。
7.根据权利要求1所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于动平台为框架结构，动平台上固定安装有十字关节。
8.根据权利要求1或7所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于当前液压缸伸缩时，动平台围绕支承座前销轴孔的水平轴线摆动。
9.根据权利要求1或7所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于当两只侧液压缸伸缩长度相同时，动平台围绕前液压缸活塞杆端的销轴孔水平线摆动。
10.根据权利要求1或7所述的三自由度液压伺服平台，其特征在于当侧液压缸伸缩长度不同时，动平台围绕安装前液压缸活塞杆端的十字关节销轴孔与安装转动铰接连杆上端的十字关节销轴孔的共同轴线摆动。
专利摘要本实用新型三自由度液压伺服平台涉及的是一种适于模拟训练或仿真娱乐使用的空间三自由度液压伺服平台。结构具有机座、固定联接在机座上的承重座、支承座和十字关节，机座上装有摇杆、前液压缸、两只侧液压缸、转动铰接连杆和动平台，动平台上装有十字关节，组成了三自由度的空间连杆机构。前液压缸的缸筒端用销轴联接在十字关节上，十字关节固定安装在机座的前侧，前液压缸的活塞杆端用销轴联接在十字关节上，十字关节固定安装在动平台的前侧，在该十字关节的销轴上同时安装摇杆的一端，摇杆的另一端用销轴安装在支承座的前销轴孔中。两只侧液压缸的活塞杆端和缸筒端通过十字关节分别固定在机座和动平台的左右两侧。
文档编号A63G31/00GK2539235SQ0222010
公开日2003年3月5日 申请日期2002年4月23日 优先权日2002年4月23日
发明者张宁, 张云冲, 范志中, 丁深 申请人:范志中