[发明专利]一种直线电机驱动六自由度振动模拟装置

说明书

本发明公开了一种直线电机驱动的六自由度振动模拟装置，包括六自由度并联机构、直线电机驱动机构、六自由度测量控制系统。所述直线电机驱动机构同时充当所述六自由度并联机构的静平台，六自由度并联机构的动平台位于静平台的上端，通过六根运动支链与所述直线电机驱动机构相连接。六自由度并联机构的设计刚度大，承载能力强，整体结构稳定。六自由度测量控制系统由直线光栅传感器、加速度计和控制器组成，以实现六自由度并联机构运动位置的实时反馈与直线电机驱动装置的运动控制。本发明能够用于测试复杂多自由度振动激励下的传感器动态响应特性，地解决了现有技术中六自由度振动模拟装置工作空间小的问题，以提高传感器测试的精度与效率及范围。

技术领域

本发明涉及振动试验设备设计与测试技术领域，具体涉及一种利用直线电机驱动的六自由度振动模拟装置。

背景技术

振动测量在机械加工、航空航天、精密加工等领域的应用越来越广泛，相应的，用于振动测量的传感器种类也越来越多。为了测试振动传感器的性能是否达到相应要求，保障测量数据的有效性，需要提高振动激励的振动模拟装置。振动校准装置主要任务是为被测振动传感器提供激励加速度，常用于提供不同运动轨迹下的多自由度振动激励，用以标定和校验各种运动轨迹复杂振动环境下的传感器功能性能，或检验其在复杂环境下的稳定水平和控制精度。

现有的六自由度振动模拟装置，大多为液压振动台。虽然液压振动台具有较大的承载能力，振幅相对较大，但这种设备液压系统的性能容易受温度的影响，对油液要求高，且造价贵、维修复杂。由于油泵的压力脉动、油液压缩性引起的共振、液压密封件的摩擦等因素的影响，使液压台提供的激励加速度波形失真较大。目前，国内也存在少部分的电动激励振动台，但机械结构所占据的空间大，振动台能够实现的工作空间小，振动模拟装置结构复杂，而且电动振动台多为中高频范围，很难实现低频振动激励。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中机械结构占据空间大、振动台工作空间小等问题，提供一种新型直线电机驱动的六自由度振动模拟装置。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：提供一种基于直线电机驱动的六自由度振动模拟装置，包括：六自由度并联机构、直线电机驱动机构、六自由度测量控制系统。所述直线电机驱动机构同时充当所述六自由度并联机构的静平台，所述六自由度并联机构的动平台位于静平台的上端，通过六根运动支链与所述直线电机驱动机构相连接。六自由度测量控制系统由直线光栅传感器、加速度计和控制器组成，直线光栅传感器与加速度计分别位于直线电机驱动机构的底部和工作台侧表面。

在一个优选的实施方案中，所述六自由度并联机构包括动平台(1)、运动支链(2)。所述动平台(1)为Y型平台，用于安装被测传感器，为其提供多自由度振动激励。所述运动支链(2)的数量为六，由动平台球铰(5)、连杆(6)以及静平台球铰(7)组成。运动支链(2)的连杆(6)为刚性体，不具有伸缩性，承载能力强。运动支链(2)的可动部分为动平台球铰(5)和静平台球铰(7)，其结构简单、稳定、累计误差减小，且具有良好的传动性能。所述直线电机驱动机构工作台(9)的顶端与支撑平台安装座(17)固定连接，静平台球铰(7)固定安装于支撑平台安装座(17)的上表面。所述动平台(1)的下表面与动平台安装座(18)固定连接，每两个动平台球铰(5)为一组，固定安装于动平台安装座(18)上，使六自由度并联机构的旋转能够达到更大的角度。运动支链(2)两两一组，通过动平台球铰(5)与静平台球铰(7)实现动平台(1)与直线电机驱动机构工作台(9)的连接，使六自由度并联机构的动平台(1)能够输出不同的位置和姿态。