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一種實(shí)現(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，能夠?qū)崿F(xiàn)任意方向的純彎矩加載、拉壓力加載以及純彎矩和拉壓力的復(fù)合加載；該模擬器包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、固定基座和運(yùn)動(dòng)支鏈；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與受載試件相固結(jié)；運(yùn)動(dòng)支鏈分為中心運(yùn)動(dòng)支鏈和均布運(yùn)動(dòng)支鏈，其中均布運(yùn)動(dòng)支鏈包括六種不同的構(gòu)型；類型不同的均布運(yùn)動(dòng)支鏈和中心支鏈、固定基座、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可以組成六種不同的“彎矩-拉壓力”復(fù)合負(fù)載模擬器構(gòu)型。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩的載荷輸出，能夠輸出彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載，由于存在多條支鏈，結(jié)構(gòu)具備很高的承載剛度，拉壓力和彎矩的輸出能夠?qū)崿F(xiàn)解耦，利于控制，且制造簡(jiǎn)單，安裝方便。
【專利說明】一種實(shí)現(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，屬于機(jī)器人和機(jī)械制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]負(fù)載模擬器是一種用于地面半物理(實(shí)驗(yàn))仿真的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬被測(cè)對(duì)象在特殊環(huán)境載荷下的影響。
[0003]傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法往往需要將被測(cè)對(duì)象放置在實(shí)際的工作環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試并采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，但是成本極高，且采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相對(duì)較困難。而使用負(fù)載模擬器能夠?qū)⒔?jīng)典的全實(shí)物實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為在實(shí)驗(yàn)室條件下的半實(shí)物預(yù)測(cè)性實(shí)驗(yàn)，從而獲得被測(cè)對(duì)象的各項(xiàng)性能參數(shù)，為后期的進(jìn)一步性能優(yōu)化提供依據(jù)。負(fù)載模擬器具有成本低、效率高、采集數(shù)據(jù)方便等優(yōu)勢(shì)。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外的負(fù)載模擬器主要集中在能夠輸出單維以及單個(gè)載荷類型的負(fù)載模擬器的研究上，比如扭矩負(fù)載模擬器、彎矩負(fù)載模擬器和拉壓力負(fù)載模擬器等；而實(shí)際工況下，被測(cè)試件往往是承受的是多載荷類型的復(fù)合狀態(tài)，且對(duì)于每一種載荷類型，其幅值和方向都可能隨時(shí)間發(fā)生變化，這為負(fù)載模擬器的設(shè)計(jì)帶來了困難。并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于本身剛度大，響應(yīng)速度快，運(yùn)動(dòng)精度高，被廣泛應(yīng)用于飛行器重載模擬設(shè)備、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、傳感器及微操作等領(lǐng)域，同時(shí)也為負(fù)載模擬器提供了新思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種實(shí)現(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，可以實(shí)現(xiàn)二維的純彎矩負(fù)載或者一維的拉壓力負(fù)載，并且能夠?qū)崿F(xiàn)二維純彎矩和一維拉壓力的復(fù)合負(fù)載。該負(fù)載模擬器在施加純彎矩時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)固定點(diǎn)的彎矩負(fù)載，這樣不會(huì)由于彎矩中心點(diǎn)的變動(dòng)而給被測(cè)試件帶來額外的負(fù)載。
[0006]本發(fā)明一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、固定基座、中心運(yùn)動(dòng)支鏈以及三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈。其中，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與固定基座分別位于上下方位，中心位置間通過一條運(yùn)動(dòng)支鏈相連；外圍周向上通過均布的三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈相連。
[0007]上述中心運(yùn)動(dòng)支鏈具有上運(yùn)動(dòng)副A與下運(yùn)動(dòng)副A ;上運(yùn)動(dòng)副A為虎克鉸，下運(yùn)動(dòng)副A為移動(dòng)副；虎克鉸與與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；下運(yùn)動(dòng)副與固定基座相連，且下運(yùn)動(dòng)副A的軸線與固定基座的軸線相重合。
[0008]三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括上運(yùn)動(dòng)副B、中運(yùn)動(dòng)副B與下運(yùn)動(dòng)副B ;其中，上運(yùn)動(dòng)副B與下運(yùn)動(dòng)副B分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座相連。
[0009]上述結(jié)構(gòu)的復(fù)合負(fù)載模擬器，在初始狀態(tài)下，需滿足:
[0010]A、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與固定基座互相平行；
[0011]B、二條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B中心所確定的平面與固定基座平面平行；
[0012]C、中心運(yùn)動(dòng)支鏈中虎克鉸的中平面與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中平面相重合。[0013]且在任意狀態(tài)下，需滿足:
[0014]a、三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中下運(yùn)動(dòng)副B中心所確定的平面與固定基座平面平行；
[0015]b、中心運(yùn)動(dòng)支鏈中虎克鉸的中心點(diǎn)，始終位于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中平面中心處；
[0016]且與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中心重合；
[0017]C、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中心位于固定基座軸線上。
[0018]通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，當(dāng)中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a的移動(dòng)副鎖定后，此時(shí)，復(fù)合負(fù)載模擬器可作為一個(gè)能輸出純二維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，能夠輸出平面內(nèi)任意方向的二維純彎矩；
[0019]當(dāng)三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b中的移動(dòng)副同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且位移在任意時(shí)刻相等時(shí)，中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a的移動(dòng)副隨著三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b中的移動(dòng)副同時(shí)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，復(fù)合負(fù)載模擬器可作為一個(gè)能輸出一維移動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，此時(shí)能夠輸出沿著固定基座軸線方向的一維拉壓力。
[0020]當(dāng)三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b中的移動(dòng)副同時(shí)運(yùn)動(dòng)，中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a的移動(dòng)副隨著三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b中的移動(dòng)副同時(shí)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，復(fù)合負(fù)載模擬器的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I能夠輸出任意方向的二維轉(zhuǎn)動(dòng)和沿著固定基座軸2線方向的一維移動(dòng)，此時(shí)能夠輸出二維純彎矩和一維拉壓力的復(fù)合負(fù)載。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]1、本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器，可以實(shí)現(xiàn)一維的拉壓力負(fù)載、任意時(shí)刻的彎矩負(fù)載和拉壓力負(fù)載的切換、任意方向的二維彎矩負(fù)載，以及任意方向的二維彎矩負(fù)載和拉壓力負(fù)載的復(fù)合負(fù)載；
[0023]2、本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器,運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的工作空間大,能夠適應(yīng)較大剛度變化范圍的被測(cè)試件；
[0024]3、本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制以及生產(chǎn)加工，且易于連接線纜或附加的傳感器等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中固定基座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中心運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中外圍運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)I示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中外圍運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)2示意圖；
[0031]圖7為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中外圍運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)3示意圖；
[0032]圖8為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中外圍運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)4示意圖；
[0033]圖9為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中外圍運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)5不意圖；
[0034]圖10為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器中外圍運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)6不意圖；
[0035]圖11為采用結(jié)構(gòu)2的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈構(gòu)成的復(fù)合負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖12為采用結(jié)構(gòu)3的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈構(gòu)成的復(fù)合負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖13為采用結(jié)構(gòu)4的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈構(gòu)成的復(fù)合負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)示意圖；[0037]圖14為采用結(jié)構(gòu)5的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈構(gòu)成的復(fù)合負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖15為米用結(jié)構(gòu)6的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈構(gòu)成的復(fù)合負(fù)載模擬器結(jié)構(gòu)不意圖；
[0039]圖16為本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器與伸縮架連接方式示意圖。
[0040]
[0041]`
[0042]圖中:
[0043]1-運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2-固定基座3-運(yùn)動(dòng)支鏈
[0044]4-伸縮架101-中心通孔 102-中心支鏈頂部安裝孔
[0045]103-外圍支鏈頂部安裝孔 201-底座202-外圍支鏈底部安裝孔
[0046]3a_中心運(yùn)動(dòng)支鏈3b_外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3a_l_上運(yùn)動(dòng)副A
[0047]3a~2~下運(yùn)動(dòng)副A3b~l-上運(yùn)動(dòng)副B 3h~2~中運(yùn)動(dòng)副B
[0048]3a-3_下運(yùn)動(dòng)副C301-外圈302-內(nèi)圈
[0049]401-底板 402-導(dǎo)向柱 403-伸縮支鏈
【具體實(shí)施方式】
[0050]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0051]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)1、固定基座
2、以及四條運(yùn)動(dòng)支鏈3，如圖1所示；
[0052]所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I為具有圓角的等邊三角形板狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示，中心位置開有同心的圓形中心通孔101，中心通孔101的孔壁上對(duì)稱位置開有圓形中心支鏈頂部安裝孔102。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I的三個(gè)角部均開有圓形外圍支鏈頂部安裝孔103，三個(gè)外圍支鏈頂部安裝孔103以圓周對(duì)稱的方式等徑均布在靠近運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I的三個(gè)角部位置，每個(gè)外圍支鏈頂部安裝孔103的圓心與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I的中心間連線為對(duì)應(yīng)外圍支鏈頂部安裝孔103的軸線；且三個(gè)外圍支鏈頂部安裝孔103的軸線均互相平行。
[0053]所述固定基座2為類等邊三角形板狀結(jié)構(gòu)，如圖3所示，具有方形底座201與三個(gè)圓形外圍支鏈底部安裝孔202。三個(gè)外圍支鏈底部安裝孔202以圓周對(duì)稱的方式等徑均布在靠近固定基座2的三個(gè)角部位置，每個(gè)外圍支鏈底部安裝孔202的圓心與固定基座2中心的連線為對(duì)應(yīng)外圍支鏈底部安裝孔202的軸線，三個(gè)外圍支鏈底部安裝孔202的軸線均互相平行。底座201固定安裝在固定基座2中心位置，其豎直軸線與固定基座2軸線重合。上述結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I和固定基座2分別位于上下位置，通過四條運(yùn)動(dòng)支鏈3相聯(lián)接。
[0054]所述四條運(yùn)動(dòng)支鏈3中，一條作為中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a，設(shè)置于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I和固定基座2中心位置，如圖1所示。中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a具有上運(yùn)動(dòng)副A3a-1與下運(yùn)動(dòng)副A3a_2，如圖4所示；上運(yùn)動(dòng)副A3a-1為虎克鉸，下運(yùn)動(dòng)副A3a-2為移動(dòng)副。其中，虎克鉸由外圈301與內(nèi)圈302組成；其中，外圈301周向?qū)ΨQ位置具有外軸；內(nèi)圈302周向?qū)ΨQ位置具有內(nèi)軸；內(nèi)圈302上的內(nèi)軸分別與外圈301周向上對(duì)稱位置開設(shè)的通孔配合，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；且使外圈301上的外軸軸線與內(nèi)圈302上的內(nèi)軸軸線垂直；上述虎克鉸的外圈301周向上的外軸分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I上的圓形外圍支鏈頂部安裝孔103配合，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；上述虎克鉸的內(nèi)圈302與下運(yùn)動(dòng)副A3a-2相連；下運(yùn)動(dòng)副A3a-2與固定基座2上的底座201相連，且下運(yùn)動(dòng)副A3a_2的軸線與固定基座2的軸線相重合。[0055]四條運(yùn)動(dòng)支鏈3中，另外三條作為外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b，結(jié)構(gòu)相同，均勻設(shè)置在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I與固定基座2外圍周向上，如圖1所示。三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b均包括上運(yùn)動(dòng)副B、中運(yùn)動(dòng)副B與下運(yùn)動(dòng)副B。其中，上運(yùn)動(dòng)副B與下運(yùn)動(dòng)副B分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I上的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈頂端安裝孔103和對(duì)應(yīng)的固定基座2上的運(yùn)動(dòng)支鏈底端安裝孔202相聯(lián)接。上述外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b可通過下述6種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn):
[0056]結(jié)構(gòu)1:如圖5所示，外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3中上運(yùn)動(dòng)副B3b_l與下運(yùn)動(dòng)副B3b_3均為球鉸；中運(yùn)動(dòng)副B3b-2為移動(dòng)副；采用結(jié)構(gòu)I的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b結(jié)合上述中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座所形成的本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0057]結(jié)構(gòu)2:如圖6所示，外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3中上運(yùn)動(dòng)副B3b_l與下運(yùn)動(dòng)副B3b_3均為球鉸；中運(yùn)動(dòng)副B3b-2為轉(zhuǎn)動(dòng)副；采用結(jié)構(gòu)2的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b結(jié)合上述中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座所形成的本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器整體結(jié)構(gòu)如圖11所示。
[0058]結(jié)構(gòu)3:如圖7所示，外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3中上運(yùn)動(dòng)副B3b_l為虎克鉸；中運(yùn)動(dòng)副B3b_2為移動(dòng)副；下運(yùn)動(dòng)副B3b-3為球鉸；采用結(jié)構(gòu)3的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b結(jié)合上述中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座所形成的本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器整體結(jié)構(gòu)如圖12所示。
[0059]結(jié)構(gòu)4:如圖8所示，外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B3b_l與中運(yùn)動(dòng)副B3b_2均為球鉸；下運(yùn)動(dòng)副B3b-3為移動(dòng)副；采用結(jié)構(gòu)4的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b結(jié)合上述中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座所形成的本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器整體結(jié)構(gòu)如圖13所示。
[0060]結(jié)構(gòu)5:如圖9所示，外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B3b_l與中運(yùn)動(dòng)副B3b_2均為球鉸；下運(yùn)動(dòng)副B3b-3為轉(zhuǎn)動(dòng)副；采用結(jié)構(gòu)5的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b結(jié)合上述中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座所形成的本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器整體結(jié)構(gòu)如圖14所示。
[0061]結(jié)構(gòu)6:如圖10所示，外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B3b_l為虎克鉸；中運(yùn)動(dòng)副B3b_2為球鉸；下運(yùn)動(dòng)副B3b-3為移動(dòng)副；采用結(jié)構(gòu)6的外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b結(jié)合上述中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座所形成的本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器整體結(jié)構(gòu)如圖15所示。
[0062]上述采用各種結(jié)構(gòu)外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b所形成的整體復(fù)合負(fù)載模擬器，在初始狀態(tài)(不輸出載荷)下，需滿足:
[0063]A、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I與固定基座2互相平行；
[0064]B、三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3中上運(yùn)動(dòng)副B3b_l中心所確定的平面與固定基座2平面平行；
[0065]C、中心運(yùn)動(dòng)支鏈2中虎克鉸的中平面(即:外軸和內(nèi)軸組成的平面)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I的中平面相重合。
[0066]且采用各種結(jié)構(gòu)外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b所形成的整體復(fù)合負(fù)載模擬器，在任意狀態(tài)下，需滿足:
[0067]a、三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3中下運(yùn)動(dòng)副B3b_3中心所確定的平面與固定基座2平面平行；
[0068]b、中心運(yùn)動(dòng)支鏈中虎克鉸的中心點(diǎn)(即:外軸和內(nèi)軸軸線的交點(diǎn)),始終位于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中平面中心處；
[0069]且與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中心重合；
[0070]C、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中心位于固定基座軸線上。
[0071]通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，當(dāng)中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a的移動(dòng)副鎖定后，此時(shí)，復(fù)合負(fù)載模擬器可作為一個(gè)能輸出純二維轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，能夠輸出平面內(nèi)任意方向的二維純彎矩；
[0072]當(dāng)三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b中的移動(dòng)副同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且位移在任意時(shí)刻相等時(shí)，中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a的移動(dòng)副隨著三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b中的移動(dòng)副同時(shí)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，復(fù)合負(fù)載模擬器可作為一個(gè)能輸出一維移動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，此時(shí)能夠輸出沿著固定基座軸線方向的一維拉壓力。
[0073]當(dāng)三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b中的移動(dòng)副同時(shí)運(yùn)動(dòng)，中心運(yùn)動(dòng)支鏈3a的移動(dòng)副隨著三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈3b中的移動(dòng)副同時(shí)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，復(fù)合負(fù)載模擬器的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)I能夠輸出任意方向的二維轉(zhuǎn)動(dòng)和沿著固定基座軸2線方向的一維移動(dòng)，此時(shí)能夠輸出二維純彎矩和一維拉壓力的復(fù)合負(fù)載。
[0074]本發(fā)明復(fù)合負(fù)載模擬器，還可外接伸縮架4，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過程中彎矩與拉壓力的分開控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)彎矩與拉壓力的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。所述伸縮架4包括底板401、導(dǎo)向柱402與伸縮支鏈403 ;其中，導(dǎo)向柱402垂直固定安裝在底板401周向上；導(dǎo)向柱402穿過固定基座2 ;固定基座2底面與底板401間安裝有伸縮支鏈403，伸縮支鏈403為移動(dòng)副，移動(dòng)副的兩端分別與固定基座2底面中心位置和底板401頂面中心位置固連。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、固定基座、中心運(yùn)動(dòng)支鏈以及三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈；其中，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與固定基座分別位于上下方位，中心位置間通過一條運(yùn)動(dòng)支鏈相連；外圍周向上通過均布的三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈相連； 上述中心運(yùn)動(dòng)支鏈具有上運(yùn)動(dòng)副A與下運(yùn)動(dòng)副A ;上運(yùn)動(dòng)副A為虎克鉸，下運(yùn)動(dòng)副A為移動(dòng)副；虎克鉸與與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；下運(yùn)動(dòng)副與固定基座相連，且下運(yùn)動(dòng)副A的軸線與固定基座的軸線相重合。 三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈結(jié)構(gòu)相同，均包括上運(yùn)動(dòng)副B、中運(yùn)動(dòng)副B與下運(yùn)動(dòng)副B ;其中，上運(yùn)動(dòng)副B與下運(yùn)動(dòng)副B分別與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和固定基座相連； 上述結(jié)構(gòu)的復(fù)合負(fù)載模擬器，在初始狀態(tài)下，需滿足: A、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與固定基座互相平行； B、三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B中心所確定的平面與固定基座平面平行； C、中心運(yùn)動(dòng)支鏈中虎克鉸的中平面與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中平面相重合； 且在任意狀態(tài)下，需滿足: a、三條外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中下運(yùn)動(dòng)副B中心所確定的平面與固定基座平面平行； b、中心運(yùn)動(dòng)支鏈中虎克鉸的中心點(diǎn)，始終位于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中平面中心處；且與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中心重合； C、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中心位于固定基座軸線上。`
2.如權(quán)利要求1所述一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)為具有圓角的等邊三角形板狀結(jié)構(gòu)，中心位置開有同心的中心通孔，中心通孔的孔壁上對(duì)稱位置開有中心支鏈頂部安裝孔；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)角部均開有外圍支鏈頂部安裝孔，三個(gè)外圍支鏈頂部安裝孔以圓周對(duì)稱的方式等徑均布在靠近運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)角部位置，每個(gè)外圍支鏈頂部安裝孔的圓心與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的中心間連線為對(duì)應(yīng)外圍支鏈頂部安裝孔的軸線；且三個(gè)外圍支鏈頂部安裝孔的軸線均互相平行；所述固定基座為類等邊三角形板狀結(jié)構(gòu)，具有方形底座與三個(gè)圓形外圍支鏈底部安裝孔；三個(gè)外圍支鏈底部安裝孔以圓周對(duì)稱的方式等徑均布在靠近固定基座的三個(gè)角部位置，每個(gè)外圍支鏈底部安裝孔的圓心與固定基座中心的連線為對(duì)應(yīng)外圍支鏈底部安裝孔的軸線，三個(gè)外圍支鏈底部安裝孔的軸線均互相平行；底座固定安裝在固定基座中心位置，其豎直軸線與固定基座軸線重合，用來連接中心運(yùn)動(dòng)支鏈。
3.如權(quán)利要求1所述一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:所述虎克鉸由外圈與內(nèi)圈組成；其中，外圈周向?qū)ΨQ位置具有外軸；內(nèi)圈周向?qū)ΨQ位置具有內(nèi)軸；內(nèi)圈上的內(nèi)軸分別與外圈周向上對(duì)稱位置開設(shè)的通孔配合，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；且使外圈上的外軸軸線與內(nèi)圈上的內(nèi)軸軸線垂直；上述虎克鉸外圈周向上的外軸與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；內(nèi)圈與下運(yùn)動(dòng)副相連。
4.如權(quán)利要求1所述一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:所述外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B與下運(yùn)動(dòng)副B均為球鉸；中運(yùn)動(dòng)副B為移動(dòng)副。
5.如權(quán)利要求1所述一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:所述外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B與下運(yùn)動(dòng)副B均為球鉸；中運(yùn)動(dòng)副B為轉(zhuǎn)動(dòng)副。
6.如權(quán)利要求1所述一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:所述外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B為虎克鉸；中運(yùn)動(dòng)副B為移動(dòng)副；下運(yùn)動(dòng)副B為球鉸。
7.如權(quán)利要求1所述一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:所述外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B與中運(yùn)動(dòng)副B均為球鉸；下運(yùn)動(dòng)副B為移動(dòng)副。
8.如權(quán)利要求1所述一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:所述外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B與中運(yùn)動(dòng)副B均為球鉸；下運(yùn)動(dòng)副B為轉(zhuǎn)動(dòng)副。
9.如權(quán)利要求1所述一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:所述外圍運(yùn)動(dòng)支鏈中上運(yùn)動(dòng)副B為虎克鉸；中運(yùn)動(dòng)副B為球鉸；下運(yùn)動(dòng)副B為移動(dòng)副。
10.如權(quán)利要求1所述的一種能夠?qū)崿F(xiàn)多維純彎矩和拉壓力的復(fù)合負(fù)載模擬器，其特征在于:還包括伸縮架；伸縮架包括底板、導(dǎo)向柱與伸縮支鏈；其中，導(dǎo)向柱垂直固定安裝在底板周向上；導(dǎo)向柱穿過固定基座；固定基座底面與底板間安裝有伸縮支鏈，伸縮支鏈為移動(dòng)副，移動(dòng)副的兩端`分別與固定基座底面中心位置和底板頂面中心位置固連。
【文檔編號(hào)】G01D21/00GK103884373SQ201410067449
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】屈玉豐, 于靖軍, 宗光華, 吳鈧 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)