立式隐藏式虎克铰的制作方法

1.本实用新型涉及铰接元件技术领域，具体涉及一种立式隐藏式虎克铰。


背景技术：

2.六自由度运动平台是由上、下两个平台，以及通过铰链连接上、下平台的六个电动缸，下平台固定在基础上，控制六个电动缸的伸缩运动，实现上平台在空间六个自由度的运动，从而模拟出各种空间运动姿态。可广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域。
3.例如，应用于飞行模拟器的六自由度运动平台，利用虎克铰将电动缸分别与上平台和下平台连接。传统的虎克铰由两个支架和一根十字轴组成，两个支架可以分别绕着十字轴独立转动。传统的虎克铰相比于球铰的连接方式，具有更高的抗拉强度，进一步提高了平台的承载能力。虎克铰大多分为卧式虎克铰和立式虎克铰。卧式虎克铰用于六自由度平台中，安装的高度较低，对平台高度影响较少，但是相比于立式虎克铰，卧式虎克铰的转动角度较小，难以满足大角度运动情况。虽然立式虎克铰能够弥补上述转动角度较小的缺陷，但是立式虎克铰在安装过程中高度较高，对平台高度影响较大。
4.综上所述，在虎克铰应用于多自由度平台的过程中，如何对现有虎克铰的结构做出改进，在满足转动角度变化范围的同时，降低安装高度对平台的影响，进一步提高位置精度，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，为多自由度平台的搭建过程中，提供一种新型虎克铰，用于降低安装高度对平台整体高度的影响，同时进一步提高安装位置的精度。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下方案：提出一种立式隐藏式虎克铰，包括底座、中轴和转轴；
7.所述底座的首端具有安装台阶，所述安装台阶的中部设置有供中轴通过的安装孔，所述安装孔内具有第一定位台阶，所述底座的尾端的端面上通过第一紧固件连接有后盖；
8.所述中轴通过轴承固定安装在安装孔内，所述中轴的中部具有第二定位台阶，所述轴承的外圈的首端抵在第一定位台阶上，所述轴承的内圈的首端抵在第二定位台阶上，所述中轴的尾端的端面上通过第二紧固件连接有压盖，所述轴承的内圈的尾端抵在压盖上，所述轴承的外圈的尾端抵在后盖上，靠近中轴的首端的位置上设置有转轴孔；
9.所述转轴插接在转轴孔内，所述转轴的轴线垂直于中轴的轴线。
10.作为优选，转轴上连接有铰接座，铰接座具有底板和耳板，一对耳板固定安装在底板上，一对耳板上分别开设有连接孔，两个连接孔的轴线重合，转轴的两端分别与两个连接孔相连，铰接座绕转轴的轴线转动。如此设置，便于该立式隐藏式虎克铰与电动缸的固定端
或者伸缩端连接，有利于实现多自由度平台的快速装配，利用铰接座作为电动缸与虎克铰之间的连接件，为电动缸在装配过程中留有调整空间，有利于进一步提高电动缸的安装位置精度。
11.作为优选，转轴与转轴孔之间设置有衬套，有利于降低转轴和中轴的磨损，进而提高使用寿命，衬套作为易损件定期更换，有利于降低维护保养的成本。
12.作为优选，转轴的两端均设置有环形定位槽，环形定位槽内设置有挡圈。挡圈便于对转轴形成轴向定位，限制转轴在轴向的位移，避免在激烈运动的工况下转轴从中轴的安装孔内脱落，有利于进一步提高电动缸在传动过程中的稳定性。
13.作为优选，底座的安装台阶上设置有圆柱沉头孔，圆柱沉头孔沿着安装孔的轴线在安装台阶的端面上均匀分布。当底座通过紧固件安装在底座或者平台上时，紧固件的首端均处于圆柱沉头孔内，有效避免了电动缸在运动过程中与紧固件发生干涉，有利于进一步扩大电动缸绕转轴的轴线转动的角度范围，进而帮助多自由度平台实现更多的运动模拟仿真。
14.作为优选，底座的尾端的端面上设置有第一螺纹孔，后盖上设置有第一圆锥沉头孔，第一螺纹孔与第一圆锥沉头孔的位置对应。如此设置，便于后盖与底座的安装和拆卸，第一紧固件的端部均处于第一圆锥沉头孔内，后盖的尾端的端面可作为该立式隐藏式虎克铰在安装时的定位基准面，有利于进一步提高安装的位置精度。
15.作为优选，中轴的尾端的端面上设置有第二螺纹孔，压盖上设置有第二圆锥沉头孔，第二螺纹孔与第二圆锥沉头孔的位置对应。如此设置，便于压盖通过第二紧固件对轴承的内圈实施固定，节省了底座的内部安装空间。
16.作为优选，中轴的第二定位台阶的侧壁上设置有环形槽，环形槽内设置有防尘圈，有效避免了灰尘杂质进入底座的内部，防止灰尘进入加剧轴承的磨损，有利于进一步提高该立式隐藏式虎克铰的使用寿命。
17.本实用新型提供的立式隐藏式虎克铰与现有技术相比，具有如下实质性特点和进步：
18.1、该立式隐藏式虎克铰中底座的安装台阶位于底座的首端，有利于其采用下沉式安装在多自由度平台的固定座上，降低了安装高度，进而减少安装高度对多自由度平台高度的影响，同时，安装台阶便于对底座形成轴向和径向的定位，提高了虎克铰安装的位置精度；
19.2、该立式隐藏式虎克铰的转轴插接在位于靠近中轴的首端的位置的转轴孔内，转轴的轴线与底座的首端的端面形成一定的高度，提高了与转轴相连的电动缸在运动过程中的转动角度的范围，弥补了卧式虎克铰的缺陷。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例中立式隐藏式虎克铰的示意图；
21.图2是图1的剖视图。
22.附图标记：底座1、中轴2、压盖3、后盖4、转轴5、衬套6、轴承7、防尘圈8、铰接座9、挡圈10。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。
24.如图1-2所示的立式隐藏式虎克铰，用于将多自由度平台的电动缸分别与其上平台和下平台连接，使得电动缸的伸缩杆在具有轴向移动的自由度外，还能够相对转动。该立式隐藏式虎克铰利用位于底座的首端的安装台阶，采用下沉式安装在多自由度平台的固定座上，降低了安装高度，进而减少安装高度对多自由度平台高度的影响。同时，安装台阶便于对底座形成轴向和径向的定位，提高了虎克铰安装的位置精度。
25.如图1结合图2所示，一种立式隐藏式虎克铰，包括底座1、中轴2和转轴5。底座1的首端具有安装台阶。安装台阶的中部设置有供中轴2通过的安装孔。安装孔内具有第一定位台阶。底座1的尾端的端面上通过第一紧固件连接有后盖4。安装台阶的底部可以在安装时对底座形成轴向定位，提高虎克铰的定位精度。
26.中轴2通过轴承7固定安装在安装孔内。中轴2的中部具有第二定位台阶。轴承7的外圈的首端抵在第一定位台阶上。轴承7的内圈的首端抵在第二定位台阶上。中轴2的尾端的端面上通过第二紧固件连接有压盖3。轴承7的内圈的尾端抵在压盖3上。轴承7的外圈的尾端抵在后盖4上。靠近中轴2的首端的位置上设置有转轴孔。转轴5插接在转轴孔内。转轴5的轴线垂直于中轴2的轴线。
27.底座1内可以安装一个轴承7，也可以安装一对轴承7。轴承7在底座1内为两端固定的安装方式。轴承7在底座内完全被定位，避免了浮动的位移误差，进一步提高了该立式隐藏式虎克铰的定位精度。根据底座的实际安装方式，轴承7可选用推力球轴承，适用于承受轴向载荷，且承受少量径向载荷的工况；轴承7或者选用角接触球轴承，进一步提升承受轴向载荷和径向载荷的能力；轴承7也可以选用圆锥滚子轴承。
28.如图1所示，转轴5上连接有铰接座9。铰接座9具有底板和耳板。一对耳板固定安装在底板上。一对耳板上分别开设有连接孔，两个连接孔的轴线重合。转轴5的两端分别与两个连接孔相连。铰接座9绕转轴5的轴线转动。如此设置，便于该立式隐藏式虎克铰与电动缸的固定端或者伸缩端连接，有利于实现多自由度平台的快速装配，利用铰接座作为电动缸与虎克铰之间的连接件，为电动缸在装配过程中留有调整空间，有利于进一步提高电动缸的安装位置精度。铰接座9的底板上设置有通孔，通孔在底板上均匀分布，使用时有利于分散电动缸的载荷。
29.电动缸的固定端或者伸缩端也可以与转轴5直接连接。例如，固定端和伸缩端均设置有挂耳，转轴穿过挂耳，电动缸与该立式隐藏式虎克铰形成铰接。如此设置，有利于缩短电动缸安装的总长度，进而降低多自由度平台的高度。其中，挂耳可选用双尾片耳环，用于进一步提高连接强度。
30.如图2所示，转轴5与转轴孔之间设置有衬套6。有利于降低转轴5和中轴2的磨损，进而提高使用寿命，衬套6作为易损件定期更换，有利于降低维护保养的成本。衬套6的安装方式可选用，一对衬套6分别套接在转轴孔的两端，便于安装和更换；也可以选用将一个衬套6置于转轴孔内。其中，衬套6可选为铜合金耐磨套或者青铜石墨自润滑导套，提升衬套的耐磨性，进而延长该立式隐藏式虎克铰的使用寿命。
31.转轴5的两端均设置有环形定位槽。环形定位槽内设置有挡圈10。挡圈10便于对转轴5形成轴向定位，限制转轴5在其轴向的位移。避免在激烈运动的工况下转轴5从中轴2的
安装孔内脱落，有利于进一步提高电动缸在传动过程中的稳定性。挡圈10可选用匹配转轴直径尺寸的轴用挡圈。
32.转轴5的两端也可以设置有销孔，销孔内设置有开口销。利用开口销对转轴5形成轴向定位。安装时，开口销相比于挡圈，开口销的安装更加方便。为了提高转轴的轴向承载能力，转轴5的两端也可以同时设置有开口销和挡圈。
33.底座1的安装台阶上设置有圆柱沉头孔。圆柱沉头孔沿着安装孔的轴线在安装台阶的端面上均匀分布。当底座通过紧固件安装在底座或者平台上时，紧固件的首端均处于圆柱沉头孔内，有效避免了电动缸在运动过程中与紧固件发生干涉，有利于进一步扩大电动缸绕转轴的轴线转动的角度范围，进而帮助多自由度平台实现更多的运动模拟仿真。
34.底座1的尾端的端面上设置有第一螺纹孔。后盖4上设置有第一圆锥沉头孔。第一螺纹孔与第一圆锥沉头孔的位置对应。如此设置，便于后盖4与底座1的安装和拆卸。第一紧固件的端部均处于第一圆锥沉头孔内。后盖4的尾端的端面可作为该立式隐藏式虎克铰在安装时的定位基准面，有利于进一步提高安装的位置精度。
35.中轴2的尾端的端面上设置有第二螺纹孔。压盖3上设置有第二圆锥沉头孔。第二螺纹孔与第二圆锥沉头孔的位置对应。如此设置，便于压盖3通过第二紧固件对轴承7的内圈实施固定，节省了底座1的内部安装空间。
36.中轴2的第二定位台阶的侧壁上设置有环形槽。环形槽内设置有防尘圈8，有效避免了灰尘杂质进入底座的内部，防止灰尘进入加剧轴承的磨损，有利于进一步提高该立式隐藏式虎克铰的使用寿命。
37.本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本实用新型的保护范围之内。