[发明专利]一种消隙装置和自由度平台

说明书

本发明公开了一种消隙装置和自由度平台，通过限制消隙装置中消隙十字铰绕z轴方向的旋转，有效减小了主十字铰纵轴和横轴转动配合存在的间隙以及负载偏载过大时对平台运动偏差的影响，实现了平台整体运动精度的大幅提升，也提高了平台的结构强度和结构刚性；同时，采用本发明的消隙装置还可以适当降低主十字铰中纵轴、横轴以及消隙轴与各自轴承间的配合精度要求，降低自由度平台的制造成本以及装配难度。

技术领域

本发明涉及用于自由度平台的消隙装置，尤其是涉及试验设备的大型二、三自由度平台的消隙装置。

背景技术

在航天航空、海上和海底作业、汽车、机械制造装配以及娱乐休闲、科研院所动态实验等行业运用Stewart六自由度平台进行运动姿态和速度的控制，已经越来越广泛。根据实际空间结构及使用要求，有些平台运动不需要过多的姿态，只需要配合设计制作一些二自由度，特别是二自由度平台和三自由度平台，基本是在上平台中间设置平台主支撑的主十字铰，上平台可分别绕主十字铰的纵轴横摇和横轴俯仰的二自由度运动，或二自由度的复合运动。无论是纵轴还是横轴在与铰座轴承转动配合存在一定量的间隙，在进行二自由度运动时就会出现一定的偏差，有的使用情况可以接受这个偏差，但有的使用情况不能接受这个过大的偏差。在不能接受这个偏差时，通常需要提高纵轴、横轴与铰座轴承转动配合精度，也就是大幅减少轴与轴承间的径向配合间隙。现有技术可以采用在靠近上平台长度方向的两端分别设置消隙轴的方式来减少配合间隙，但是两消隙轴配合长度的中间跨度L0较大，通常为上平台1纵向长度L1的三分之二左右，特别是当L0达到5米以上甚至10米以上时，因此要保证L0大小的同轴度，设计制造极其困难，即便是加工出来，加工成本也是极高。同时，本领域的设计人员很容易采用常规的间隙配合方式来安装消隙轴与轴承座，理论上是实现了图面设计的消隙轴可以与主十字铰的纵轴在同轴线X方向上转动。但是，即便理论上设计出了再小的配合间隙和再小的制造误差，现有工艺制造手段也难以保证L0大小跨度上两消隙轴与主十字铰纵轴的同轴度，同时由于大平台结构受运动负载大小变化引起的平台变形也随之变化，实现在同轴线X方向上的转动也就更加不可能。而且即便这样减少轴的径向间隙，由于平台外形尺寸和纵轴、横轴的长度比大几十甚至几百倍或者更大，该间隙在平台的远端被相应放大，导致平台运动偏差仍然超过允差范围。综上，配合间隙一方面会增加加工工艺难度和制造成本，另一方面由于间隙过小，轴的转动会带来卡滞不畅而且阻力加大的问题，因此难以满足实际工作中的需要。

同时还会存在上平台的负载可能较大偏载情况，偏载也会导致平台发生一定的偏摆扭动，对上平台产生一定的偏转扭矩。而由于出现偏转扭矩，也会加大上述轴配合的径向间隙导致的偏差值。

发明内容

本发明提供了一种消隙装置和自由度平台，解决了现有的自由度平台由于主十字铰纵轴和横轴转动配合时存在间隙以及负载存在较大偏载时对平台造成运动偏差的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种消隙装置，包括消隙轴、左右消隙轴悬挂机构、设置在消隙轴中间部位的消隙十字铰以及用于连接所述消隙装置和自由度平台的上平台的两个消隙安装座；

所述两个消隙安装座分别设置在消隙轴沿轴线方向的左右两端，每个消隙安装座内均设有与所述消隙轴同轴设置的第一通孔a，所述消隙轴两端分别贯穿对应的第一通孔a后设置在所述消隙安装座上，且所述消隙轴在第一通孔a内沿第一通孔a的轴向进行滑动或沿第一通孔a的长度方向进行上下浮动和/或上下摆动。

进一步，所述第一通孔a内还设有腰形套，腰形套通过螺钉与消隙安装座固定连接；所述腰形套的外周与所述第一通孔a相配合，所述腰形套的内孔为带两个侧导向面D的腰形孔，所述消隙轴两端分别设有两个侧导向面F，所述消隙轴的端部贯穿所述腰形孔，且通过所述侧导向面F在对应腰形套的侧导向面D内上下浮动和/或上下摆动。