一种推力万向关节轴承的制作方法

本发明涉及一种推力万向关节轴承，尤其涉及一种可用于多维运动平台承重的推力万向关节轴承。

背景技术：

运动平台是一种可以模拟载人设备运动状态的一种装置，例如模拟汽车、船、飞行器等，目前市场上已有多个设备解决方案。

现有装置的传动技术是利用直线电机的组合机构，通过一个电机控制一个维度的伸缩运动，形成平台的多自由度运动，其利用传动结构本身的力量，来承受平台上的重量，托起平台进行运动。

现有的三自由度运动平台利用三点支撑平台，支撑杆可做直线运动，通过控制三个支撑杆之间配合运动，来实现前后、左右、上下三个维度的控制化运动，配合视觉效果可以达到模拟运动的目的。

三自由度运动平台已在影院、游戏、游乐场等多种领域广泛使用。

三自由度运动平台的主要缺点：

1.平台自身体积、重量大，不便于运输、安装及维护。

2.平台需配备大型座椅等设备，整体高度及占地面积都比较高。

3.主要实现前后左右两个轴向的运动，上下幅度很小，且无法实现平台旋转功能。

4.因为需要附加高功率驱动从而会带来较大的机械噪音。

目前已有六自由度平台，其能够实现更加精细的运动控制，以及少量的轴向转动。但现阶段的这种六自由度运动平台都是大型笨重的设备，各方面成本很高，不利于个人使用或个性化定制，对运动模拟设备的多领域普及产生了一定的制约。

若需要多维运动平台上所有物体的重量，全部由一处结构来负重，则需要一种特殊的推力万向关节轴承，将重力分担给其他结构，这样才能实现各个方向摆动及旋转功能。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种推力万向关节轴承，实现多维运动平台实现各个方向摆动及旋转功能的同时且不负重。

本发明的技术解决方案是：

第一种推力万向关节轴承，包括轴圈和座圈；其特殊之处是，还包括平面推力轴承组件；所述平面推力轴承组件包括滚珠及保持架、下垫、设置在推力万向关节轴承座圈下底面的上轨道、设置在下垫上底面的下轨道；所述平面推力轴承组件的下垫的下底面与承重平台固连。

为减小摩擦力，第二种推力万向关节轴承，在第一种推力万向关节轴承的结构上，还可包括滚珠组件；所述推力万向关节轴承的座圈内侧面为多棱锥面；所述滚珠组件包括设置在多棱锥面的每个面上的滚珠坑、设置在每个滚珠坑内的滚珠；多个滚珠位于同一平面且分别与推力万向关节轴承的轴圈的外球面接触。

为减小摩擦力，第三种推力万向关节轴承，在第一种推力万向关节轴承的结构上，还可包括滚柱组件；所述推力万向关节轴承的座圈内侧面为多棱锥面；所述滚珠组件包括设置在多棱锥面的每个面上的滚柱坑、设置在每个滚柱坑内的滚柱；多个滚柱位于同一平面，横向排列且分别与推力万向关节轴承的轴圈的外球面接触。

第四种推力万向关节轴承，包括轴圈和座圈；其特殊之处是：还包括滚珠组件；所述推力万向关节轴承的座圈内侧面为多棱锥面；所述滚珠组件包括设置在多棱锥面的每个面上的滚珠坑、设置在每个滚珠坑内的滚珠；多个滚珠位于同一平面且分别与推力万向关节轴承的轴圈的外球面接触。

本发明的优点：

本发明推力万向关节轴承，将普通的推力万向关节轴承和平面推力轴承相结合，同时增加滚珠组件或滚柱组件，从而实现了大负重条件下多维运动平台的承重，避免多维运动平台实现各个方向摆动及旋转功能的同时还需驱动负重的技术问题，现减小电机的负重，从而降低电机功率，使设备小型化，最终降低材料、制造、运输等各方面成本。

附图说明

图1是本发明第一种及第二种推力万向关节轴承的外形图；

图2是本发明第一种推力万向关节轴承的分解剖视图；

图3是本发明第二种推力万向关节轴承的分解剖视图；

图4是本发明第三种推力万向关节轴承的外形图；

图5是图4的分解图

图6是本发明第三种推力万向关节轴承的剖视图；

图7是本发明第四种推力万向关节轴承的立体图；

图8是图7的分解图；

图9是本发明第四种推力万向关节轴承的剖视图；

图10是本发明第四种推力万向关节轴承的分解剖视图；

图11是本发明应用于三角推杆方案多维运动平台采用的结构示意图；

图12是本发明应用于单推杆方案多维运动平台采用的结构示意图

图13是图11和图12中万向伸缩联轴器、旋转电机及牵引平台的示意图；

图14是采用滚珠丝杠副结构的牵引组件示意图；

图15是旋转电机及万向伸缩联轴器的结构示意图；

图16是本发明应用于采用两个电动丝杠滑轨的多维运动平台结构示意图；

图17是两个电动丝杠滑轨、牵引平台及万向伸缩联轴器的结构示意图；

图18是承重支架的结构示意图；

图19是图16中推力万向关节轴承、承重平台、运动旋转牵引杆的结构示意图；

其中：1-运动平台；2-承重平台；3-运动旋转牵引杆；4-承重支架；5-承重基础；6-牵引电机；7-旋转电机；8-滚珠丝杠副；81-螺母；82-丝杠；9-万向伸缩联轴器；10-牵引平台；11-电动丝杆滑轨；12-滑块；13-滑轨；14-推力万向关节轴承；15-座圈；16-轴圈；17-第一滚珠；18-保持架；19-下垫；20-下轨道；21-上轨道；22-多棱锥面；23-第二滚珠；24-滚柱。

具体实施方式

推力万向关节轴承有四种结构：

如图2所示，第一种推力万向关节轴承包括轴承座、轴圈16、座圈15、平面推力轴承组件；轴圈为半球面轴圈，平面推力轴承组件包括第一滚珠17及保持架18、下垫19、设置在推力万向关节轴承座圈下底面的上轨道21、设置在下垫上底面的下轨道20；平面推力轴承组件的下垫19的下底面与承重平台2固连。

如图3，第二种推力万向关节轴承与第一种的区别是轴圈为多半球面轴圈。

如图4、图5、和图6，第三种推力万向关节轴承包括轴圈16、座圈15、滚柱组件及平面推力轴承组件；推力万向关节轴承的座圈内侧面为多棱锥面22；滚柱组件包括设置在多棱锥面的每个面上的滚柱坑、设置在每个滚柱坑内的滚柱；多个滚柱位于同一平面、横向排列且分别与推力万向关节轴承的轴圈的外球面接触。平面推力轴承组件与第一种推力万向关节轴承的平面推力轴承组件结构相同。

如图7、图8、图9和图10，第四种推力万向关节轴承包括轴圈16、座圈15及滚珠组件；推力万向关节轴承的座圈内侧面为多棱锥面22；滚珠组件包括设置在多棱锥面22的每个面上的滚珠坑、设置在每个滚珠坑内的第一滚珠17；多个滚珠位于同一平面且分别与推力万向关节轴承的轴圈的外球面接触。

本发明所应用的基于支架承重的可实现自转及自由摇摆的运动平台，包括支撑单元和牵引单元。支撑单元包括运动平台1、推力万向关节轴承14、承重平台2、运动旋转牵引杆3及承重支架4；牵引单元包括万向伸缩联轴器9、旋转电机7、牵引平台10以及至少一个牵引组件；

运动旋转牵引杆3的上端固定于推力万向关节轴承14的轴圈16内，运动平台1下底面与推力万向关节轴承关节轴圈上端面固连；推力万向关节轴承的座圈或者下垫或者轴承座与承重平台固连。

承重平台2通过承重支架4设置在承重基础上，运动旋转牵引杆的下端通过万向伸缩联轴器与旋转电机的输出端连接；旋转电机固定在牵引平台上；牵引组件的一端连接在牵引平台上，另一端连接在承重支架上，用于调整牵引平台的倾角。

牵引组件有两种不同方案。

第一种方案采用电动滚珠丝杠副，包括一个或两个或三个牵引组件，当采用两个牵引组件时，两个牵引组件的牵引方向或牵引方向的投影呈90°夹角；当采用三个牵引组件时，任意两个牵引单元的牵引方向之间的夹角相等或者牵引方向投影之间的夹角为120°。

牵引组件包括牵引电机6、滚珠丝杠副8；牵引电机与承重支架铰接，牵引电机输出轴与滚珠丝杠副的丝杠固连；滚珠丝杠副的螺母与牵引平台铰接。

第二种方案采用电动丝杆滑轨，包括两种结构：

当电动丝杆滑轨为一个时，牵引组件为电动丝杆滑轨11，其滑轨13固定在承重支架或承重基础上，其滑块12与牵引平台固定。

当电动丝杆滑轨为两个个时，第一个电动丝杆滑轨的滑轨固定在承重支架或承重基础上；第二个电动丝杆滑轨的滑轨固定在第一个牵引组件的滑块上，其滑块与牵引平台固定，该两个电动丝杆滑轨的夹角为90°。

万向伸缩联轴器包括内轴和外套，外套的上端与运动旋转牵引杆固连，内轴的下端与旋转电机的输出端连接，外套下端面设置有多边形凹孔，内轴的上端部为多边形柱体，多边形柱体与多边形凹孔相匹配，多边形柱体可在多边形凹孔内自由滑动。