一种六棱锥式六自由度并联机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种运动模拟装备，特别是一种基于直线电机驱动、导轨倾斜设 置的六棱锥式六自由度并联机构，适用于汽车在越野路况下行驶时六个自由度上的振动模 拟。
【背景技术】
[0002] 目前，公知的六自由度并联机构由负载平台、连杆、底座、铰链和驱动系统组成。6 根连杆通过铰链将负载平台和底座联接，当驱动系统改变连杆位置或者长度时，负载平台 能够完成预期的空间六自由度运动。运动模拟器作为六自由度并联机构最广泛的应用之 一，近年来成为研究的热点，不同结构、不同驱动源的并联机构有着不同的性能特点。在模 拟越野路况下汽车在六个自由度上的振动情况时，要求负载平台能够有较好的转动性能 (通常最大转动角度Q>30° )，但是已有的六自由度并联机构，如Stewart平台，通常将驱 动源附着在运动连杆上，运动连杆固定于同一水平面，并且采用转角范围小于30°的球铰 联接，导致负载平台与水平面的最大转动角度9〈10°，不能够满足对越野路况下汽车六自 由度振动的模拟。
[0003] 目前已有的六自由度并联机构通常采用机液驱动系统，机构结构复杂、弹性元件 的迟滞和杆件的涨缩都会影响机构的性能。作为汽车六自由度振动模拟器要求机构应当具 有高速度、高精度和频率响应快的特点，因此电液伺服系统开始应用于汽车六自由度振动 模拟。电液控制具有信号传递准确、快捷、可靠的优点，易于实现多调节参数的综合调节和 智能控制，但仍未从根本上解决液压驱动系统结构复杂、速度精度低、频率响应慢的缺点。
【发明内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术难题是，克服上述现有技术的不足，提供一种六棱锥 式六自由度并联机构。采用直线电机驱动，解决了液压驱动系统结构复杂、易发生漏油泄压 故障、弹性元件的迟滞、运动速度和精度低等问题。该机构具有较好的转动性能，能够满足 越野路况下汽车的六自由度振动模拟所需的大转角和高速、高精度的要求。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，由负载平台（1)、机构底座（8) 和六组支链构成，负载平台（1)与机构底座（8)之间通过六组支链进行并联，其特征在于： 六组支链轮辐式设置，每组支链之间依次为a=30°和(6=90°均布，使负载平台（1)、机构 底座（8)和六组支链之间呈六棱锥形设置；所述每组支链由虎克铰（2)、连杆（3)、三自由度 铰链（4 )和直线电机（7 )构成，直线电机（7 )倾斜式固定在机构底座（8 )上；直线电机（7 )上 设有电机动子轴（13 )和可在电机动子轴（13 )上往复式直线运动的楔形滑块（16 );连杆（3 ) 的上端通过虎克铰（2)与负载平台（1)相连接；连杆（3)的下一端通过三自由度铰链（4)与 电机动子轴（13)上的楔形滑块（16)相联接。
[0006] 所述直线电机（7)，包括电机中心轴（12)、电机磁钢（19)、电机动子（20)、电机动 子轴（13)、电机外壳（18)和电机端盖（17)，电机动子轴（13)与电机中心轴（12)平行设置； 电机磁钢（19)设于电机中心轴（12)上，电机动子（20)套在电机磁钢（19)的外侧，电机动 子（20)通过连接块（14)与设于电机动子轴（13)上的楔形滑块（16)相连，电机动子（20)在 电机磁钢（19 )的电磁作用下，带动楔形滑块（16 )沿电机动子轴（13 )作往复直线运动。
[0007] 直线电机（7)的电机动子轴（13)与机构底座（8)之间的倾斜角S=45°设置，每 组支链的电机动子轴（13)之间也依次成30°和90°设置。
[0008] 所述虎克铰（2)包括一对叉形的虎克铰端盖（24)和十字轴（26)，十字轴（26)的四 端设有虎克铰轴承（25)，两个虎克铰端盖（24)之间通过十字轴（26)相连接。
[0009] 所述三自由度铰链（4)包括一对叉形的三自由度铰链端盖（23 )、十字轴（26 )、铰 链轴承（27)、转动副顶盖（28)和转动副轴承（29)，十字轴（26)的四端设有铰链轴承（27)， 两个叉形的三自由度铰链端盖（23)之间通过十字轴（26)相连；其中一个三自由度铰链端 盖（23)与楔形滑块（16)固定连接，另一个三自由度铰链端盖（23)通过固连的转动副顶盖 (28)和转动副轴承（29)与连杆（3)连接；连杆（3)既可在转动副轴承（29)内转动，又可随 十字轴（26 )前后、左右摆动。
[0010] 直线电机（7)的驱动采用单片机实现位移和电流的双闭环控制。
[0011] 直线电机（7 )通过直线电机底座（6 )固定在机构底座（8 )上，直线电机底座（6 )与 机构底座（8)之间的夹角y=45°。
[0012] 本实用新型与现有技术相对比，所具备的有益效果是：
[0013] (1)六组支链的两端均采用虎克铰和三自由度铰链联接、传动，同时直线电机又采 用导轨倾斜的布置方式，使得整个机构具有极其良好的转动性能，负载平台的最大转角9 可以达到51°，可以满足越野路况下(转角>30° )汽车的六自由度运动模拟；
[0014] (2)采用直线电机的驱动方式，相对于传统液压驱动，具有高速度、高精度、响应速 度快等优点，更加适合作为汽车振动模拟的驱动系统；
[0015] (3)采用六棱锥形、轮幅式并联结构，具有刚度好，结构简单；累积误差小等优点。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0017] 图2为六个支链的位置结构示意图；
[0018] 图3为图2中A-A剖面中的机构底板8与电机底座6的装配示意图；
[0019] 图4为单个支链的结构示意图；
[0020] 图5为直线电机7的结构示意图；
[0021] 图6为图5的B-B剖面图；
[0022] 图7为图5中的C向视图；
[0023] 图8为图5中的D向视图；
[0024] 图9为图4中I:的局部放大图，也既为虎克铰2的结构示意图；
[0025] 图10为图9的E-E剖面图；
[0026] 图11为图9的F-F剖面图；
[0027] 图12为图4中II的局部放大图，也既为三自由度铰链4的结构示意图；
[0028] 图13为图12中的G-G剖面图。
[0029] 图中：1、负载平台；2、虎克铰；3、连杆；4、三自由度铰链；5、楔形滑块；6、直线电 机底座；7、直线电机；8、机构底座；9、定位销；10、螺栓；11、锁紧螺母；12、电机中心轴；13、 电机动子轴；14、连接块；15、直线轴承；16、楔形滑块；17、电机端盖；18、电机外壳；19、电 机磁钢；20、电机动子；21、沉头螺钉；22、螺栓；23、三自由度铰链端盖；24、虎克铰端盖； 25、虎克铰轴承；26、十字轴；27、三自由度铰链轴承；28、转动副顶盖；29、转动副轴承。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图，对本实用新型作进一步详细描述。
[0031] 本实用新型主要由负载平台（1)、机构底座（8)和六组支链组成，负载平台（1)与 机构底座（8)之间通过六组支链进行并联。六组支链轮辐式设置，每组支链之间依次为 a=30°和(6=90°均布，使负载平台（1)、机构底座（8)和六组支链之间呈六棱锥形设置。
[0032] 所述每组支链由虎克铰（2)、连杆（3)、三自由度铰链（4)和直线电机（7)构成，直 线电机（7 )倾斜式固定在机构底座（8 )上；直线电机（7 )上设有电机动子轴（13 )和可在电 机动子轴（13)上往复式直线运动的楔形滑块（16);连杆（3)的上端通过虎克铰（2)与负载 平台（1)相连接；连杆（3)的下一端通过三自由度铰链（4)与电机动子轴（13)上的楔形滑 块（16)相联接。
[0033] 所述直线电机（7)，包括电机中心轴（12)、电机磁钢（19)、电机动子（20)、电机动 子轴（13)、电机外壳（18)和电机端盖（17)，电机动子轴（13)与电机中心轴