[发明专利]一种基于多轴多自由度的高精度振动模拟系统

说明书

技术领域

本发明涉及运动模拟技术领域，尤其是一种基于多轴多自由度的高精密振动模拟系统。

背景技术

长悬臂结构系统刚度低，当受到外界(低频)扰动或自身搭载设备产生的一些低频振动时，容易诱发长悬臂系统的振动。当此类悬臂系统应用在对位置姿态精度要求很高的场所(um，urad量级)，由于振动影响，就无法满足精确的定位要求。单纯采用改变材料和结构设计的被动振动抑制方法无法满足悬臂系统对高精度位置姿态定位的要求时，就需要建立一振动模拟系统，以辅助对于采用主动控制方法对悬臂末端振动进行位姿补偿的方法进行研究。

振动模拟系统通常应用于环境模拟与仿真试验，在航空、航天、兵器、船舶、核工业等国防工业领域和汽车、建筑等民用工业部门得到广泛应用。

在传统的振动试验中，采用较多的是单轴模拟振动试验，即振动环境试验是以一次一个轴的方式依次进行，但是实际的振动环境往往是多轴振动环境，尤其是对于一些高精度高指标的模拟实验，如果仍然采用单轴振动模拟，即使通过多点平均控制等方式进行处理，也不能较真实地模拟反应产品的实际工作环境。

目前，针对大负载、长悬臂、多扰动、复杂环境(真空)条件下的高精密振动模拟系统存在设计过程复杂，检验测试难度大，产品设计针对专用使用环境和使用用途，不具有通用性，难以满足复杂条件下的高稳定、高精度的要求，同时，对于不同环境的模拟适应性也不是很好。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出一种基于多轴并联结构多自由度的高精度大负载振动模拟系统。

本发明可以实现多轴多自由度的振动模拟，模拟振幅可从数十mm(数十度)低至um级(rad级)，并且振动频率在一定范围内可调。并可根据需要同时进行不同自由度、不同幅值、不同振动频率的组合模拟，具有广泛的适应性。

本发明振动模拟系统采用的并联结构形式均具有极强的负载能力，可以提供更高的驱动能力。

本发明提出的一种基于多轴并联结构多自由度的高精度振动模拟系统包括：安装基座、并联多自由度运动平台和机械转接盘，其中：

所述安装基座是整个振动模拟系统的基础，所述安装基座包括安装底板3、两条直角三角形筋板2和安装面板1，其中，所述两条直角三角形筋板2的两个直角面通过螺栓分别与所述安装底板3的上表面和所述安装面板1的背面连接在一起，使得所述安装基座成为一个稳固的整体；

所述安装底板3和安装面板1上开设有连接外部器件的孔洞，

所述安装底板3的底面两侧开设有两排通孔，用于与安装连接平台连接，以对整个振动模拟系统进行固定；

所述安装面板1的正面铣有环形安装面，所述环形安装面上开设有多个螺纹孔，用于安装所述并联多自由度平台，其中，所述安装面板1环形安装面上的开孔位置与所述并联多自由度平台的静平台7的螺钉位置相对应；

所述并联多自由度运动平台用于沿着运动轴进行不同自由度的平动和旋转，其包括动平台4、多条伸缩杆5、多对铰链6和静平台7，其中，所述伸缩杆5的数量和铰链6的使用对数相同，每条伸缩杆5和与其连接的一对铰链6构成一套运动驱动装置，所述伸缩杆5与所述动平台4和所述静平台7均通过铰链6进行连接，通过多套伸缩杆5和铰链6组成的运动驱动装置的对称连接，将静平台7和动平台4连接在一起；

所述机械转接盘为平面锥台结构，所述锥台中心开有细牙螺纹通孔，用于与外部器件进行螺纹连接；所述机械转接盘底部的圆盘表面均布多个沉头孔，用于将机械转接盘固定到所述并联多自由度平台的动平台4上；

所述机械转接盘和并联多自由度平台的动平台4上开有多个锥销孔，以通过锥销定位来保证所述并联多自由度平台和机械转接盘之间的位置关系不发生相对变化；

所述机械转接盘与所述并联多自由度平台连接的圆盘底面开设有一个较大的沉孔；所述机械转接盘底部的圆盘在其外圆周侧铣有多个平面，每个平面上在中线附近位置处均匀开有多个螺纹，用于安装连接其他检测器件；

所述振动模拟系统工作时，通过控制所述并联多自由度平台的运动，可模拟产生多方向上的平动和多方向上的旋转，所述并联多自由度平台还可以控制沿各坐标轴运动的幅值和频率；通过组合所述并联多自由度平台沿不同坐标系统的平动、转动、幅值和频率，可以模拟出复杂的振动类型

本发明在提高系统性能的前提下，极大的简化了设计过程，降低了材料特性的要求、提高了系统的定位精度，另外还缩短了工作周期，降低了各种成本及设计不满足要求后多次重复设计制造安装调试等不必要的开销。

附图说明