专利名称：一种基于六自由度并联机构的加载装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于模拟加载设备技术领域，尤其是涉及一种基于六自由度并联机构的加载装置。
背景技术：
在现有的技术中，随着科技的发展，各种高速运行装备和大型结构件的安全性和可靠性成为装备制造业重要的研究工作和技术保障手段，例如大型风力发电机组主轴和高铁车端组件等关键部件的疲劳、强度和寿命等特性对于保证人民生命、财产安全起着至关重要的作用。因此，需要有一套高性能的加载综合试验装置，能够全面模拟试件在运行工况所处的力学环境，实现对被试件进行高精度的运动、疲劳和加载试验，满足国民经济和国 防领域中关键核心部件对于多自由度疲劳、强度等试验测试的需求。目前并没有一种专用设备能够同时满足上述的要求。目前国内外还没有专用仪器能实现六自由并联机构位姿输出的精确测量，在要求不高的情况下，可采用三维惯导装置进行测量。三维惯导装置是由三个正交安装的陀螺和三个正交安装的加速度计组成，该装置用于船舶、飞机和航天器的惯性导航。三维惯导装置能够实现载体姿态角的精确测量，而位移的测量是根据加速度的测量通过积分或滤波获得。就目前国内外三维惯导装置来看，姿态角的测量精度一般能高于0.01度，但位置的测量精度一般只有20_左右。用于试件位置的测量显然精度太低，不能满足要求。此外，由于加速度传感器不仅敏感线加速度，而且也敏感载体的横摇角和俯仰角，因此当载体产生多自由度耦合运动时，加速度传感器输出值是不可信的。从这一点来说，三维惯导装置不能实现试件位姿的测量。
发明内容本实用新型要解决的问题是提供一种基于六自由度并联机构的加载装置，尤其适合为大型结构件的六自由度运动模拟试验和六自由度力加载强度和疲劳的综合试验。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种基于六自由度并联机构的加载装置，该装置设置于地基上，包括前反力基础、六自由度并联机构、重力平衡机构、测力机构、试件和后反力基础，所述六自由度并联机构包括与前反力基础连接的下铰支座、一端与下铰支座连接的液压执行机构和与液压执行机构的另一端连接的运动平台；所述重力平衡机构包括与运动平台通过托架连接的空气弹簧、与空气弹簧通过连接架连接的前端过渡板；所述测力机构包括运动平台上的传感器，所述传感器与前端过渡板连接；所述前端过渡板与所述试件连接；所述试件与后端过渡板一端连接；所述后反力基础与后端过渡板另一端连接；所述后反力基础与地基为可调节性连接；所述前反力基础与地基固定连接。进一步，所述下铰支座为三组，所述液压执行机构为六套，所述上铰支座为三组。进一步，所述后反力基础与所述后端过渡板之间设有模拟车厢端。[0008]进一步，所述液压执行机构包括液压缸和液压缸内的磁滞伸缩位移传感器。再进一步，所述传感器为六维力/力矩传感器。本实用新型具有的优点和积极效果是由于采用模块化柔性设计，可以满足多种试验工况，模拟列车通过直线、曲线时的状态，以检验车端各零部件之间的相互干涉关系；同时可以对安装在车端的部件单独进行功能性试验和研究性试验；试验台采用液压驱动的六自由度并联机构完成试件相对运动的模拟，主要包括三向平移、三轴摆动等运动模拟试验，以及疲劳和拉伸强度试验；运用并联机构运动学正解测量输出位姿，不仅简化了测量设备的投入，而且有效提高了输出位姿的测量精度；基于六维力/力矩传感器的力测量方案，有效提高了力测量的精度，达到了对力测量的高精度要求；采用六自由度并联机构作为运 动模拟和力加载装置，可以进行部件六个自由度的运动模拟和力加载试验，为部件的综合实验提供了一种紧凑、理想的集成方案，将运动模拟试验和力加载试验有机结合。

图I是本实用新型的结构示意图；图2是六自由度并联机构的局部放大图。图中
I、前反力基础2、下铰支座3、液压执行机构
4、运动平台5、上铰支座6、连接架
7、空气弹簧8、前端过渡板9、托架
10、传感器11、试件12、后端过渡板
13、模拟车丽端14、后反力基础
具体实施方式
如图I和2所示，本实用新型一种基于六自由度并联机构的加载装置，该装置设置于地基上，包括前反力基础I、六自由度并联机构、重力平衡机构、测力机构和后反力基础14，所述六自由度并联机构包括与前反力基础I连接的下铰支座2、一端与下铰支座2连接的液压执行机构3和与液压执行机构3的另一端连接的运动平台4 ;所述重力平衡机构包括与运动平台4通过托架9连接的空气弹簧7、与空气弹簧7通过连接架6连接的前端过渡板8 ;所述测力机构包括运动平台4上的传感器10，所述传感器10与前端过渡板8连接；所述后反力基础14与一后端过渡板12连接；所述后反力基础14与地基为可调节性连接；所述前反力基础I与地基固定连接。进一步，所述下铰支座2为三组，所述液压执行机构3为六套，所述上铰支座5也为三组。进一步，所述后反力基础14与所述后端过渡板12之间设有模拟车厢端13。进一步，所述液压执行机构3包括液压缸和液压缸内的磁滞伸缩位移传感器10。再进一步，所述传感器10为六维力/力矩传感器10。前反力基础I与地基固定，通过三组下铰支座2与六套液压执行机构3相连，液压执行机构3的前端通过三组上铰支座5与运动平台4相连；运动平台4通过托架9连接空气弹簧7，空气弹簧7的另一端通过连接架6与前端过渡板8连接；运动平台4上还安装有六维力/力矩传感器10，六维力/力矩传感器10的另一端与前端过渡板8连接；前端过渡板8的右端连接试件11，通过后端过渡板12其右侧可连接模拟车厢端13或后反力基础14 ；后反力基础14连接到地基，可调整在地基上的位置以适应不同的部件类型。本实例的工作过程控制系统通过管理与处理单元发出控制指令，驱动安装在反力基础上的液压驱动的六自由度并联机构对试件11左右两端面之间的空间相对运动状态进行模拟。运动过程中，由六维力传感器10精确测量出试件11在被加载时所受的力和力矩，由六自由度并联机构运动学正解可精确得到试件11在各自由度上的位移和转动角度，通过重力平衡装置消除试件11和风挡等部件的重力影响。由数据采集系统记录运动过程中试件11的位移和所受的力/力矩，当试验结束时，通过管理与处理单元发出控制指令，液压驱动的六自由度并联机构回复到运动起始点。由试件11的位移和所受的力/力矩即可精确计算出试件11的性能参数，例如刚度和阻尼特性。本试验装置也可进行试件11的疲劳测试等试验。以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作 的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
权利要求1.一种基于六自由度并联机构的加载装置，该装置设置于地基上，其特征在于包括前反力基础、六自由度并联机构、重力平衡机构、测力机构、试件和后反力基础，所述六自由度并联机构包括与前反力基础连接的下铰支座、一端与下铰支座连接的液压执行机构和与液压执行机构的另一端连接的运动平台；所述重力平衡机构包括与运动平台通过托架连接的空气弹簧、与空气弹簧通过连接架连接的前端过渡板；所述测力机构包括运动平台上的传感器，所述传感器与前端过渡板连接；所述前端过渡板与所述试件连接；所述试件与后端过渡板一端连接；所述后反力基础与后端过渡板另一端连接；所述后反力基础与地基为可调节性连接；所述前反力基础与地基固定连接。
2.根据权利要求I所述的一种基于六自由度并联机构的加载装置，其特征在于所述下铰支座为三组，所述液压执行机构为六套，所述上铰支座为三组。
3.根据权利要求I所述的一种基于六自由度并联机构的加载装置，其特征在于所述后反力基础与所述后端过渡板之间设有模拟车厢端。
4.根据权利要求I所述的一种基于六自由度并联机构的加载装置，其特征在于所述液压执行机构包括液压缸和液压缸内的磁滞伸缩位移传感器。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的一种基于六自由度并联机构的加载装置，其特征在于所述传感器为六维力/力矩传感器。
专利摘要本实用新型提供一种基于六自由度并联机构的加载装置，该装置设置于地基上，包括前反力基础、六自由度并联机构、重力平衡机构、测力机构和后反力基础，六自由度并联机构包括与前反力基础连接的下铰支座、与下铰支座连接的液压执行机构和与液压执行机构连接的运动平台；重力平衡机构包括与运动平台通过托架连接的空气弹簧、与空气弹簧通过连接架连接的前端过渡板；测力机构包括运动平台上的传感器；后反力基础与地基为可调节性连接。本实用新型的有益效果是简化了测量设备的投入，有效提高了输出位姿的测量精度；有效提高了力测量的精度，达到了对力测量的高精度要求；可以进行部件六个自由度的运动模拟和力加载试验。
文档编号G01M17/08GK202614540SQ20122025375
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者不公告发明人 申请人:天津福云天翼科技有限公司