[发明专利]一种用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置

摘要

本发明提供了一种用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置，所述的装置包括X向、Z向、Y向直线运动和β、α、γ角位移运动。X向、Z向和β运动采用三自由度并联平台实现，Y向、α运动和γ运动采用独立机构实现。三自由度并联平台、Y向机构和α机构通过箱体叠放方式自下而上、由外到内嵌套连接；γ机构通过弯刀与α机构固定连接，单独置于风洞流场。三自由度并联平台包括X向运动的并联基座与Z向运动的并联运动平台，两者之间采用四个旋转滑块组件连接，通过独立控制两组X向、Z向驱动组件可实现X向、Z向和β运动及多自由度耦合运动。本发明结构紧凑，刚性好，空间复用，能够在有限空间内实现高速、高精度、高承载能力的六自由度运动。

主权项

1.一种用于高超声速风洞多体分离试验的高刚度嵌入式装置，其特征在于：包括三自由度并联平台（1）、Y向机构（2）、α机构（3）和γ机构（4）；所述的三自由度并联平台（1）包括X向机构、Z向机构和β机构，三自由度并联平台（1）的并联基座（5）为水平方向，X向导轨（10）固定在三自由度并联平台（1）的并联基座（5）上，实现X向运动；Z向导轨（14）通过旋转滑块组件（16）垂直固定在X向导轨（10）上，实现Z向运动；旋转滑块组件（16）绕Y轴旋转，实现β运动；所述的Y向机构（2）的Y向导轨（21）通过并联运动平台（17）固定在Z向导轨（14）上，Y向滑块（22）安装在Y向导轨（21）上，实现Y向运动；所述的α机构（3）的α直线导轨（27）通过α基座（23）固定在Y向滑块（22）上，实现α运动；所述的γ机构（4）通过弯刀（32）与α机构（3）固定连接，实现γ运动；三自由度并联平台（1）、Y向机构（2）和α机构（3）处在高超声速风洞的流场之外，γ机构（4）暴露在流场内；所述的三自由度并联平台（1）主要包括并联基座（5）和并联运动平台（17）；并联基座（5）上部沿X方向布置两组驱动元件，主要包括X向电机（6）、X向丝杠（7）、X向螺母（8）、X向导轨（10）和X向滑块（9）；X向电机（6）驱动两根X向丝杠（7）带动两个X向螺母（8）同步运动，带动两侧X向滑块（9）实现X向运动；所述的并联运动平台（17）下部沿Z方向布置两组驱动元件，主要包括Z向电机（11）、Z向丝杠（12）、Z向螺母（13）、Z向导轨（14）和Z向滑块（15），每组Z向驱动元件都配置两套Z向导轨（14）和Z向滑块（15），Z向螺母（13）及Z向导轨（14）同时与并联运动平台（17）固定连接；Z向电机（11）分别驱动两根Z向丝杠（12）带动Z向螺母（13）与并联运动平台（17）实现Z向运动；所述的并联基座（5）与并联运动平台（17）之间采用四个旋转滑块组件（16）连接，每个旋转滑块组件（16）将相应的X向滑块（9）和Z向滑块（15）连接，并且两者之间可以自由转动；位于两根X向导轨（10）相同位置的两个旋转滑块组件（16）通过X向滑块（9）连接两个X向螺母（8），通过Z向滑块（15）连接两个Z向螺母（13）；X向电机（6）与Z向电机（11）分开控制，驱动X向螺母（8）和Z向螺母（13）产生相互独立的运动；两个X向电机（6）产生反向等速运动，驱动两侧的X向丝杠（7）带动X向螺母（8）进行反向等速运动，产生X向位移差；X向位移差驱动与X向螺母（8）连接的两个旋转滑块组件（16）同时偏转，另外两个旋转滑块组件（16）随动，带动并联运动平台（17）同时产生β运动与直线运动，β运动的旋转中心位于尾支杆（37）末端在旋转平面内的投影处；通过独立控制X向电机（6）和Z向电机（11）转动可以实现X向、Z向和β自由度的单自由度运动以及多自由度耦合运动。