一种基于行星滚柱丝杠的电动六自由度运动平台的制作方法

本发明涉及一种基于行星滚柱丝杠的电动六自由度运动平台，属于电动六自由度运动平台技术领域。

背景技术：

电动六自由度平台在空间运动模拟上具有高度的自由性，能够完成较大范围内的工作要求，并且在性能方面具有刚度大、体积小、运动精度高、易于反馈控制、结构简单和便于维护等诸多优点，可广泛应用到各种训练模拟器如军事武器、交通工具和防灾娱乐模拟设施上，目前国内加工制造业中的六自由度机构主要有各种并联机床和灵巧机器人。

近年来随着控制技术的不断发展，电动六自由度运动平台已成为空间动态模拟装置载荷较小时的首选方案。但是由于受到传统驱动部件滚珠丝杠的性能限制，大载荷六自由度运动系统仍然以液压驱动型为主。由于液压系统不可避免地存在滴、漏、冒油的问题，对于整体的密封有很严格的要求，并且由于液压元件数量多、体积大，导致其工作环境适应性差，整体体积大，可靠性低。区别于电机驱动的六自由度运动平台，液压驱动的运动平台的刚度、响应等性能都较差。针对大承载能力的电动六自由度系统，目前仅仅只是在结构上有增加气缸，但是其实际效果并不理想。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种基于行星滚柱丝杠的电动六自由度运动平台。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于行星滚柱丝杠的电动六自由度运动平台，包括：上运动平台、六个上平台虎克铰链、六根运动平台支腿、六个下平台虎克铰链和固定下平台，所述上运动平台的下端均布有六个上平台虎克铰链，固定下平台的上端均布有六个下平台虎克铰链，上下对应的每一对上平台虎克铰链和下平台虎克铰链之间连接有一根运动平台支腿。

所述运动平台支腿包括下平台虎克铰链支腿、大齿轮轴承端盖、减速器箱体、大齿轮、大齿轮轴、大齿轮轴承透盖、支撑座外筒、支撑座透盖、丝杠轴承座套筒、行星滚柱丝杠压板、行星滚柱丝杠螺母、推杆、支腿外筒、导轨端盖、行星滚柱丝杠轴、上平台虎克铰链支腿、小齿轮端盖、小齿轮、小齿轮轴、平键、小齿轮透盖、电机和行星滚柱丝杠滚柱，所述支腿外筒的上端连接有导轨端盖，支腿外筒的下端与丝杠轴承座套筒的上端相连接，丝杠轴承座套筒的下端与支撑座透盖的上端相连接，支撑座透盖的下端与支撑座外筒的上端相连接，支撑座外筒的下端与减速器箱体的上端之间连接有大齿轮轴承透盖，减速器箱体的下端固定有大齿轮轴承端盖，大齿轮轴承端盖的下端固定有下平台虎克铰链支腿，行星滚柱丝杠螺母设置在支腿外筒内，推杆的下端与行星滚柱丝杠螺母的上端固定连接，推杆的上部与导轨端盖滑动连接，推杆的顶部固定有上平台虎克铰链支腿，行星滚柱丝杠轴的上部设置在推杆内，大齿轮轴的上端与行星滚柱丝杠轴的下端相连接，行星滚柱丝杠轴与行星滚柱丝杠螺母之间设有行星滚柱丝杠滚柱，行星滚柱丝杠螺母的下端设有行星滚柱丝杠压板，大齿轮轴上设有大齿轮，减速器箱体一侧的下端固定有小齿轮端盖，减速器箱体的一侧上端固定有电机，电机与减速器箱体之间设有小齿轮透盖，电机的输出轴与小齿轮轴相连接，电机的输出轴与小齿轮轴之间设有平键，小齿轮轴上固定有小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合。

本发明的主要优点是：基于行星滚柱丝杠的电动六自由度运动平台和普通电动六自由度运动平台相比，其承载能力、工作空间更大，与普通液压驱动的六自由度运动平台相比，其响应速度更快、响应精度更高、平台刚度更好。总体来说，本发明大幅提高了六自由度运动平台的承载能力、刚度和抗冲击能力。

附图说明

图1为基于行星滚柱丝杠的电动六自由度运动平台整体结构图。

图2为六自由度运动平台单根支腿装配图。

图3为图2中的a处放大图。

图4为行星滚柱丝杠轴和丝杠轴承座套筒的连接关系示意图。

图5为减速器箱体内部部件及电机的位置关系示意图。

图6为导轨端盖的示意图。

图中的附图标记：1为上运动平台，2为上平台虎克铰链，3为运动平台支腿，4为下平台虎克铰链，5为固定下平台，6为下平台虎克铰链支腿，7为大齿轮轴承端盖，8为减速器箱体，9为大齿轮，10为大齿轮轴，11为大齿轮轴承透盖，12为支撑座外筒，13为支撑座透盖，16为丝杠轴承座套筒，15为行星滚柱丝杠压板，16为行星滚柱丝杠螺母，17为推杆，18为支腿外筒，19为导轨端盖，20为行星滚柱丝杠轴，21为上平台虎克铰链支腿，22为小齿轮端盖，23为小齿轮，24为小齿轮轴，25为平键，26为小齿轮透盖，27为电机，28为行星滚柱丝杠滚柱，29为j型密封圈，30为o型密封圈一，31为o型密封圈二。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1～图6所示，本实施例所涉及的一种基于行星滚柱丝杠的电动六自由度运动平台，包括：上运动平台1、六个上平台虎克铰链2、六根运动平台支腿3、六个下平台虎克铰链4和固定下平台5，所述上运动平台1的下端均布有六个上平台虎克铰链2，固定下平台5的上端均布有六个下平台虎克铰链4，上下对应的每一对上平台虎克铰链2和下平台虎克铰链4之间连接有一根运动平台支腿3。

所述运动平台支腿3包括下平台虎克铰链支腿6、大齿轮轴承端盖7、减速器箱体8、大齿轮9、大齿轮轴10、大齿轮轴承透盖11、支撑座外筒12、支撑座透盖13、丝杠轴承座套筒14、行星滚柱丝杠压板15、行星滚柱丝杠螺母16、推杆17、支腿外筒18、导轨端盖19、行星滚柱丝杠轴20、上平台虎克铰链支腿21、小齿轮端盖22、小齿轮23、小齿轮轴24、平键25、小齿轮透盖26、电机27和行星滚柱丝杠滚柱28，所述支腿外筒18的上端连接有导轨端盖19，支腿外筒18的下端与丝杠轴承座套筒14的上端相连接，丝杠轴承座套筒14的下端与支撑座透盖13的上端相连接，支撑座透盖13的下端与支撑座外筒12的上端相连接，支撑座外筒12的下端与减速器箱体8的上端之间连接有大齿轮轴承透盖11，减速器箱体8的下端固定有大齿轮轴承端盖7，大齿轮轴承端盖7的下端固定有下平台虎克铰链支腿6，行星滚柱丝杠螺母16设置在支腿外筒18内，推杆17的下端与行星滚柱丝杠螺母16的上端固定连接，推杆17的上部与导轨端盖19滑动连接，推杆17的顶部固定有上平台虎克铰链支腿21，行星滚柱丝杠轴20的上部设置在推杆17内，大齿轮轴10的上端与行星滚柱丝杠轴20的下端相连接，行星滚柱丝杠轴20与行星滚柱丝杠螺母16之间设有行星滚柱丝杠滚柱28，行星滚柱丝杠螺母16的下端设有行星滚柱丝杠压板15，大齿轮轴10上设有大齿轮9，减速器箱体8一侧的下端固定有小齿轮端盖22，减速器箱体8的一侧上端固定有电机27，电机27与减速器箱体8之间设有小齿轮透盖26，电机27的输出轴与小齿轮轴24相连接，电机27的输出轴与小齿轮轴24之间设有平键25，小齿轮轴24上固定有小齿轮23，小齿轮23与大齿轮9啮合。

在所述导轨端盖19与推杆17之间设有j型密封圈29、o型密封圈一30和o型密封圈二31。j型密封圈29和o型密封圈一30组成的是动密封，o型密封圈二31为静密封。从而保证运动平台支腿3的密封条件。

减速器由大齿轮9和小齿轮23构成一级斜齿轮传动，电机27通过平键传递转矩到小齿轮轴24，再由平键传递给减速器输出轴即大齿轮轴10。

支腿承载结构为行星滚柱丝杠轴系部件由行星滚柱丝杠轴20、圆锥滚子轴承、支撑座透盖13传递由推杆17传递的平台工作载荷。

支腿导向结构由行星滚柱丝杠轴20与和行星滚柱丝杠滚柱28以及行星滚柱丝杠螺母16之间的螺纹配合，在周向上由行星滚柱丝杠螺母16与支腿外筒18构成花键配合，保证行星滚柱丝杠仅能在支腿轴线方向移动。

工作时，电机轴旋转，通过平键25带动小齿轮轴24旋转，转矩通过一级斜齿轮减速器传递到行星滚柱丝杠轴20，具体为轴套联轴器连接减速器输出轴即大齿轮轴10与行星滚柱丝杠轴20。行星滚柱丝杠轴20旋转通过行星滚柱丝杠滚柱28与行星滚柱丝杠螺母16，在行星滚柱丝杠螺母16外花键与支腿外筒18内花键槽的周向固定下，实现在支腿轴线方向的移动，行星滚柱丝杠螺母16连接推杆17，推杆17再连接上平台虎克铰链支腿21，实现运动平台该铰点的空间运动。在六根平台运动支腿的相互协调下，通过六个电机各自工作，实现运动平台的工作。

本实施例的主要优点是：这种基于行星滚柱丝杠的电动六自由度运动平台和普通电动六自由度运动平台相比，其承载能力、工作空间更大，与普通液压驱动的六自由度运动平台相比，其响应速度更快、响应精度更高、平台刚度更好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。