一种新型吊篮式结构重载摇摆试验台的制作方法

本发明涉及一种摇摆试验台技术领域，尤其是涉及一种新型吊篮式结构重载摇摆试验台。

背景技术：

摇摆试验台，在船舶运动、车辆运动、飞行运动和地震等领域，用于模拟各种空间运动姿态，经历长时期的发展，从早期的两自由度逐步发展到四自由度、六自由度的平台机构，它主要针对处于不同海况、路况、空天状态和地震条件下的设备进行动态模拟仿真测试，适用于船舶、航天、车辆以及电子设备或产品的测试；现有的摇摆试验台，应用在航天、航空领域的是精密摇摆台，其结构特点是采用电机驱动或小型电机伺服机构，其控制精度能达到较高的要求，但是摇摆台的尺寸小，能承载的载荷更小，因而其适用的范围相当有限；现有的另一类适应大型载荷的摇摆试验台，常见于船舶、车辆等行业，其驱动机构采用液压传动，该机构位于工作台面的临近下方，该类结构地的摇摆试验台在其基座的支架顶部设置有支撑台面，该支撑台面上方设置有回转机构，回转机构上方连接有工作台面，该工作台面上安装测试的实验对象，上述现有摇摆试验台的特点是采用液压传动的回转机构承载能力强，因而能适应船舶、车辆等领域的重载实验对象，但这种结构的控制精度低，无法适应现代化船舶、车辆等领域大型设备的性能测试、仿真模拟和可靠性试验，此外，现有的重载荷摇摆试验台，其回转机构、工作台面和实验对象均远离摇摆试验台基座，即三者的重心位置很高，其自重所产生的偏距和附加惯性力矩均会使其回转机构等产生较大的机械间隙，从而降低摇摆试验台的测量精度，即摇摆试验台进行横摇或纵摇时，无法实现高精度的位置控制，也因此使实验对象的载荷量将受到较大限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对摇摆试验台现有技术中存在的缺陷，提供一种新型吊篮式结构重载摇摆试验台。本设计通过在摇摆试验台平台两侧设置向上的吊耳式结构，吊耳通过螺栓与摇摆试验台平台连接，作为承载转矩和重力的部件，改变以往在底部设置万向铰的设计，可以降低整个摇摆试验台的高度，同时也降低了安装难度提高了整个设备的安全系数；本设计为摇摆试验台提供了四种新型的驱动方式：第一种为单齿轮齿条摆动油缸的驱动方式；第二种为双齿条齿轮复合摆动油缸的驱动方式，相较于第一种降低了齿轮模数，节省能量，承载能力更高，工作更加可靠；第三种为曲柄槽杆的驱动方式；第四种为多油马达的驱动方式，直接通过齿轮互相啮合传递扭矩使平台摇摆，相较与现有的电动缸驱动方式，简化了结构形式，提高了承载能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

一种新型吊篮式结构重载摇摆试验台，其特征在于由摇摆试验台平台、吊耳、传动轴、轴承、轴承支座、紧定端盖、轴端盖、扭力臂和驱动机构构成；摇摆试验台可以根据工程要求确定具体大小，为了使摇摆试验台能够满足承重和强度要求，在摇摆试验平台底部焊接有筋板，成十字交叉排列；吊耳由孔轴与筋板焊接而成，孔轴上开有键槽，通过在吊耳底部的筋板上开孔与摇摆试验台平台用螺栓连接使吊耳固定在摇摆试验台平台两侧；传动轴为三段阶梯轴，中间段与轴承内圈采用过盈配合，左侧段与驱动机构采用间隙配合连接，轴左端面与紧定端盖通过螺栓连接防止传动轴有轴向位移，右侧段开有键槽，通过平键与吊耳孔轴处的键槽配合，轴右端面也通过螺栓与轴端盖连接防止产生轴向位移；轴承采用调心滚子轴承，轴承外圈与轴承支座采用间隙配合，摇摆试验台左侧轴承用固定卡环固定在轴承支座内，约束五个自由度，只保留一个绕传动轴轴线旋转的自由度，摇摆试验台右侧轴承在轴承支座内约束四个自由度，保留沿传动轴轴向方向的横向位移与绕传动轴轴线旋转两个自由度，以满足摇摆试验台在承重情况下的横向位移；驱动机构提供四种驱动方式，前两种驱动方式需要采用扭力臂，驱动机构固定在扭力臂上，将油缸的附加扭矩传递给扭力臂，后两种驱动方式不需要扭力臂，通过传动轴将驱动机构的运动传递给摇摆试验台，使摇摆试验台发生摆动。

进一步的，所述扭力臂处采用关节轴承与扭力臂销配合，采用关节轴承不仅可以满足整个设备沿回转轴线的轴向位移，还可以平衡设备旋转到任意角度时油缸的附加扭矩。

进一步的，所述驱动机构提供的第一种驱动方式为单齿轮齿条摆动油缸，该驱动方式由一个油缸、一个齿条和一个齿轮轴构成，油缸固定在扭力臂上，在运行过程中将油缸的往复运动通过齿条带动齿轮，转化成齿轮轴的正反向摆动旋转，同时将往复缸的推力转化成齿轮轴的输出扭矩，齿轮轴通过与传动轴采用平键连接的方式将运动传递给摇摆试验台，由于齿轮轴的摆动角度与齿条的长度成正比，因此该驱动方式可以满足任意摆角。

进一步的，所述驱动机构提供的第二种驱动方式为双齿条齿轮复合摆动油缸，该驱动方式由两个油缸，两根齿条和一个齿轮轴构成，其中一个油缸作为主动缸，一个油缸作为被动缸，主动缸连接比例阀，被动缸连接蓄能器，两个油缸固定在扭力臂上，主被动缸分别带动两根齿条进行对搓运动，齿轮轴位于两根齿条之间，将齿条的往复运动转化为齿轮轴的正反向摆动旋转，齿轮轴通过与传动轴采用平键连接的方式将运动传递给摇摆试验台，该驱动方式由于采用主被动缸相结合的方式，相比于第一种驱动方式能节省能量，承载能力更高，而且采用两根齿条，可以降低齿轮轴的模数，提高了工作可靠性。

进一步的，所述驱动机构提供的第三种驱动方式为曲柄槽杆，该驱动方式由两个油缸，槽杆，曲柄和两个固定板构成，不需要采用扭力臂，两个油缸通过两个固定板连接起来，固定板分别位于油缸两侧，槽杆通过两个固定板固定在两个油缸之间，曲柄一端开有带键槽的孔，通过平键与传动轴连接，另一端有突出的连接销，跟槽杆上的槽配合，槽杆在固定板的作用下随着油缸做往复运动，曲柄将槽杆的往复直线运动转化为正反向摆动旋转，从而带动摇摆试验台运动。

进一步的，所述驱动机构提供的第四种驱动方式为多油马达，该驱动方式由多个油马达和齿轮构成，不需要采用扭力臂，油马达输出轴末端装有小齿轮，小齿轮与大齿轮互相啮合，大齿轮上开有带键槽的孔，转动轴通过平键与大齿轮连接，从而将油马达的回转运动传递给摇摆试验台，该驱动方式相较于现有的电动缸驱动方式，简化了结构形式，提高了工作效率，油马达也比电驱动马达工作更加可靠，环境适应性更好，承载力更好。

相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明利用吊耳的结构形式作为摇摆试验台承载转矩和重力的部件，大大降低了整个摇摆试验台的高度，降低重心从而减小其自重产生的偏距和附加惯性力矩，使回转机构的机械间隙减小；同时降低了安装难度，还为整个设备的检测和维修带来了便利；

2、本发明提供了四种不同于现有摇摆试验台的驱动方式，不仅简化了结构形式，还降低能量损耗，扩大了应用范围，提高了承载力，安全可靠性有了进一步的提高，能胜任不同的工作工况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明所述第一种驱动方式正视半剖图

图2是本发明所述第一种驱动方式g-g向视图

图3是本发明所述第二种驱动方式正视半剖图

图4是本发明所述第二种驱动方式g-g向视图

图5是本发明所述第三种驱动方式正视半剖图

图6是本发明所述第三种驱动方式g-g向视图

图7是本发明所述第四种驱动方式正视半剖图

图8是本发明所述第四种驱动方式g-g向视图。

其中：图1、图2、图3和图4中，1、紧定端盖螺钉，2、紧定端盖，3、油缸，4、连接键，5、扭力臂，6、连接螺钉，7、轴承支座，8、调心滚子轴承，9、固定卡环，10、轴端盖连接螺钉，11、轴端盖，12、吊耳，13、连接键，14、传动轴，15、基座，16、关节轴承，17、扭力臂销，18、弹簧垫圈，19、螺母，20、螺栓，21、摇摆试验台平台，22、齿轮轴，23、活塞齿条。

图5和图6中，1、油缸支座，2、吊耳式油缸，3、曲柄，4、槽杆，5、轴承支座，6、调心滚子轴承，7、固定卡环，8、吊耳，9、轴端盖连接螺钉，10、摇摆试验台平台，11、螺母，12、螺栓，13、弹簧垫圈，14、轴端盖，15、连接键，16、基座，17、连接键，18、紧定端盖，19、紧定端盖螺钉，20、法兰连接螺栓，21、法兰安装式油缸，22、固定板，23、传动轴。

图7和图8中，1、油马达输出轴，2、轴承端盖，3、圆柱滚子轴承，4、轴承支座，5、大齿轮，6、传动轴，7、调心滚子轴承，8、固定卡环，9、轴承支座，10、吊耳，11、轴端盖，12、轴端盖连接螺钉，13、连接键，14、连接键，15、紧定端盖连接螺钉，16、连接键，17、小齿轮，18、轴承端盖连接螺钉，19、弹簧垫圈，20、螺母，21、螺栓，22、摇摆试验平台，23、紧定端盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1和图2所示，一种新型吊篮式结构重载摇摆试验台的第一种驱动方式为单齿轮齿条摆动油缸由驱动机构、摇摆试验台平台（21）、吊耳12）、扭力臂（5）与传动机构组成；所述的驱动机构由油缸（3）、活塞齿条（23）、和齿轮轴（22）组成；传动机构由传动轴（14）、轴承支座（7）、调心滚子轴承（8）、基座（15）组成；吊耳（12）与摇摆试验台平台（21）通过螺栓（20）与螺母（19）连接，为了防止在使用过程中螺栓连接发生松动，在螺母（19）下垫有弹簧垫圈（18）；传动轴（14）通过连接键（4）与齿轮轴（22）连接，通过连接键（13）与吊耳（12）连接，传动轴（14）与调心滚子轴承（8）采用过盈配合，调心滚子轴承（8）与轴承支座（7）采用间隙配合，轴承支座（7）固定在基座（15）上，起支撑作用，其中在左侧轴承支座（7）里安装有固定卡环（9）防止调心滚子轴承（8）的轴向位移，右侧轴承支座（7）里不安装固定卡环（9）以满足调心滚子轴承（8）的轴向位移；在油缸（4）的端面安装有紧定端盖（2），通过紧定端盖螺钉（1）与传动轴（14）连接，在吊耳（12）的端面安装有轴端盖（11），通过轴端盖连接螺钉（10）与传动轴（14）连接，紧定端盖（2）与轴端盖（11）可以防止因摇摆试验台平台（21）上承重过重而产生的轴向位移；活塞齿条（23）在油缸（3）的推动作用下做往复直线运动，活塞齿条（23）与齿轮轴（22）采用齿轮齿条配合，将活塞齿条（23）的往复直线运动转化为（22）的往复旋转运动，齿轮轴（22）通过连接键（4）将自身的往复旋转运动转化为传动轴（14）的往复旋转运动，传动轴（14）再通过连接键（13）转化为摇摆试验台平台（21）的往复旋转运动，为了平衡油缸（3）再旋转运动中的扭矩，将油缸（3）通过连接螺钉（6）固定在扭力臂（5）上，扭力臂（5）通过关节轴承（16）与扭力臂销（17）连接，采用关节轴承（16）可以平衡油缸扭转到任意角度的扭矩。

参照图3和图4所示，一种新型吊篮式结构重载摇摆试验台的第二种驱动方式为双齿条齿轮复合摆动油缸由驱动机构、摇摆试验台平台（21）、吊耳（12）、扭力臂（5）与传动机构组成；所述的驱动机构由油缸（3）、两个活塞齿条（23）、和齿轮轴（22）组成，其中油缸（3）由主动缸与被动缸组成，主动缸接比例阀，被动缸接蓄能器；传动机构由传动轴（14）、轴承支座（7）、调心滚子轴承（8）、基座（15）组成；吊耳（12）与摇摆试验台平台（21）通过螺栓（20）与螺母（19）连接，为了防止在工作过程中螺栓连接发生松动，在螺母（19）下垫有弹簧垫圈（18）；传动轴（14）通过连接键（4）与齿轮轴（22）连接，通过连接键（13）与吊耳（12）连接，传动轴（14）与调心滚子轴承（8）采用过盈配合，调心滚子轴承（8）与轴承支座（7）采用间隙配合，轴承支座（7）固定在基座（15）上，起支撑作用，其中在左侧轴承支座（7）安装有固定卡环（9）防止调心滚子轴承（8）的轴向位移，右侧轴承支座（7）里不安装固定卡环（9）以满足调心滚子轴承（8）的轴向位移；在油缸（4）的端面安装有紧定端盖（2），通过紧定端盖螺钉（1）与传动轴（14）连接，在吊耳（12）的端面安装有轴端盖（11），通过轴端盖连接螺钉（10）与传动轴（14）连接，紧定端盖（2）与轴端盖（11）可以防止因摇摆试验台平台（21）上承重过重而产生的轴向位移；活塞齿条（23）在油缸（3）的推动作用下做往复直线运动，活塞齿条（23）与齿轮轴（22）采用齿轮齿条配合，将活塞齿条（23）的往复直线运动转化为（22）的往复旋转运动，齿轮轴（22）通过连接键（4）将自身的往复旋转运动转化为传动轴（14）的往复旋转运动，传动轴（14）再通过连接键（13）转化为摇摆试验台平台（21）的往复旋转运动，为了平衡油缸（3）再旋转运动中的扭矩，将油缸（3）通过连接螺钉（6）固定在扭力臂（5）上，扭力臂（5）通过关节轴承（16）与扭力臂销（17）连接，采用关节轴承（16）可以平衡油缸扭转到任意角度的扭矩；该种驱动方式相较于第一种驱动方式能节省能量，而且采用双齿条齿轮可以提高承载力，降低齿轮轴的模数，提高了工作可靠性。

参照图5和图6所示，一种新型吊篮式结构重载摇摆试验台的第三种驱动方式为曲柄槽杆由驱动机构、摇摆试验台平台（10）、吊耳（8）与传动机构组成；所述的驱动机构由油缸支座（1）、吊耳式油缸（2）、法兰安装式油缸（21）、曲柄（3）、槽杆（4）与固定板（22）组成，其中吊耳式油缸（2）与油缸支座（1）通过吊耳连接，法兰安装式油缸（21）通过法兰连接螺栓（20）固定在基座（16）上，吊耳式油缸（2）与法兰安装式油缸（21）的两端分别通过固定板（22）连接，槽杆（4）通过固定板（22）固定在两个油缸之间，槽杆（4）与曲柄（3）通过槽孔配合；所述的传动机构由传动轴（23）、调心滚子轴承（6）与轴承支座（5）组成，其中传动轴（23）通过连接键（17）与曲柄（3）连接，通过连接键（15）与吊耳（8）连接，在曲柄（3）的端面安装有紧定端盖（18），通过紧定端盖螺钉（19）固定在传动轴（23）上，在吊耳（8）的端面安装有轴端盖（14），通过轴端盖连接螺钉（9）连接，紧定端盖（18）与轴端盖（14）可以防止因摇摆试验台平台（10）上承重过重而产生的轴向位移，传动轴（23）与调心滚子轴承（6）采用过盈配合，调心滚子轴承（6）与轴承支座（5）采用间隙配合，轴承支座（5）固定在基座（16）上，起支撑作用，其中在左侧轴承支座（5）里安装有固定卡环（7）防止调心滚子轴承（6）的轴向位移，右侧轴承支座（5）里不安装固定卡环（7）以满足调心滚子轴承（6）的轴向位移；吊耳（8）与摇摆试验台平台（10）通过螺栓（12）与螺母（11）连接，为了防止在工作过程中螺栓连接发生松动，在螺母（11）下垫有弹簧垫圈（13）；槽杆（4）在油缸的推动下做往复直线运动，带动曲柄（3）做往复旋转运动，曲柄（3）通过传动轴（23）将往复旋转运动传递给摇摆试验台带动其旋转，油缸的行程决定摇摆试验台的旋转角度。

参照图7和图8所示，一种新型吊篮式结构摇摆试验台的第四种驱动方式为多油马达由驱动机构、摇摆试验台平台（22）、吊耳（10）与传动机构组成；所述驱动机构由油马达输出轴（1）、圆柱滚子轴承（3）、轴承支座（4）、大齿轮（5）与小齿轮（17）组成，其中油马达输出轴（1）与圆柱滚子轴承（3）采用过盈配合，圆柱滚子轴承（3）与轴承支座（4）采用间隙配合，在轴承支座（4）端面安装有轴承端盖（2），通过轴承端盖连接螺钉（18）连接，用以固定圆柱滚子轴承（3）的轴向位移，油马达输出轴（1）通过连接键（16）与小齿轮（17）连接，大齿轮（5）与小齿轮（17）采用齿轮配合；所述传动机构由传动轴（6）、调心滚子轴承（7）与轴承支座（9）组成，其中传动轴（6）与大齿轮（5）通过连接键（14）连接，与吊耳（10）通过连接键（13）连接，传动轴（6）与调心滚子轴承（7）采用过盈配合，调心滚子轴承（7）与轴承支座（9）采用间隙配合，在左侧的轴承支座（9）里安装由固定卡环（8）以防止调心滚子轴承（7）的轴向位移，右侧轴承支座（9）里不安装固定卡环（8）以满足调心滚子轴承（7）的轴向位移；吊耳（10）的端面安装有轴端盖（11），通过轴端盖连接螺钉（12）连接，大齿轮（5）的端面安装有紧定端盖（23），通过紧定端盖连接螺钉（15）固定在传动轴（6）上，紧定端盖（23）与轴端盖（11）可以防止因摇摆试验台承重过重而产生的轴向位移；吊耳（10）与摇摆试验台平台（22）通过螺栓（21）与螺母（20）连接，为了防止在工作过程中螺栓连接发生松动，在螺母（20）下垫有弹簧垫圈（19）；油马达输出轴（1）做往复旋转运动，通过齿轮配合从而带动大齿轮（5）做往复旋转运动，大齿轮（5）通过传动轴（6）将自身的往复旋转运动传递给吊耳（10）使摇摆试验台平台（22）发生往复旋转运动。