一種六自由度振動激勵系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密機械領(lǐng)域，具體涉及一種六自由度振動激勵系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]航天器上的發(fā)動機等一些主動元件會產(chǎn)生振動，這種振動會影響到精密儀器的精度，甚至導致儀器無法正常工作。因而，有必要在發(fā)射之前，在地面環(huán)境下模擬振動環(huán)境，研宄振動量級的大小和儀器工作精度之間的關(guān)系。
[0003]研宄振動影響所用到的典型設備是激振臺。目前單自由度激振臺已經(jīng)獲得了廣泛應用，但單自由度激振臺僅能模擬單個方向的振動環(huán)境，隨著工程技術(shù)的進步和人們需求的日益提高，單自由度激振臺已經(jīng)不能滿足工程需求，急需研發(fā)多自由度激振系統(tǒng)。目前多自由度激振系統(tǒng)在各個工程領(lǐng)域還少見應用，在航天在軌環(huán)境模擬領(lǐng)域，仍使用單自由度激振臺進行振動環(huán)境的粗略模擬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提出一種六自由度振動激勵系統(tǒng)，該激振系統(tǒng)為航天技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)精密儀器提供多種工況的多自由度高精度小量級振動激勵(包括正弦、掃頻、隨機振動)，從而在實驗室環(huán)境內(nèi)模擬在軌振動環(huán)境和檢驗儀器可靠性。
[0005]本發(fā)明一種六自由度振動激勵系統(tǒng)，包括機械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，由上平臺、下平臺與6條運動支鏈構(gòu)成；其特征在于:還包括氣浮支撐子系統(tǒng)和電控硬件子系統(tǒng)。
[0006]所述的氣浮支撐子系統(tǒng)包括個3螺紋絲桿升降機、4個空氣彈簧元件與7個墩座，以及相應的氣控回路；4個空氣彈簧元件下端分別與一個墩座進行同心連接，4個墩座分別分別與下平臺的墩座安裝孔d、墩座安裝孔e、墩座安裝孔f、墩座安裝孔g進行連接；4個空氣彈簧元件上端分別與上平臺進行連接，保證4個空氣彈簧彈力方向豎直；3個螺紋絲桿升降機下端分別與一個墩座進行同心連接，3個墩座與下平臺的墩座安裝孔a、墩座安裝孔b、墩座安裝孔c進行連接；3個螺紋桿升降機的上端分別安裝有連接塊卡槽a、b、c ;連接塊卡槽a、b、c與上平臺下表面設計的連接塊A、B、C對位安裝，并使用銷釘進行可拆卸式連接。
[0007]所述的電控硬件子系統(tǒng)包括控制計算機、A/D數(shù)據(jù)處理卡、D/A數(shù)據(jù)處理卡、信號調(diào)理器A、信號調(diào)理器B、功率放大器、加速度傳感器和位移傳感器；加速度傳感器有12個，其中6個安裝在上平臺上，分別用來測量上平臺及負載6個自由度的加速度；其余6個分別安裝在6條運動支鏈中音圈電機作動器的動子頂部，沿動子軸向設置，用來測量動子軸向運動的相對加速度；位移傳感器有6個，分別安裝在6條運動支鏈中音圈電機作動器一側(cè)，沿音圈電機作動器軸向設置，用來測量動子軸向運動的相對位移；上述每一個加速度傳感器的輸出端通過屏蔽線纜與信號調(diào)理器A連接，每個位移傳感器的輸出端通過屏蔽線纜與信號調(diào)理器B連接；信號調(diào)理器A和信號調(diào)理器B用來完成對加速度傳感器和位移傳感器的輸出信號的調(diào)制；信號調(diào)理器A和信號調(diào)理器B的輸出端分別由屏蔽線纜連接到A/D數(shù)據(jù)處理卡的輸入端，A/D數(shù)據(jù)處理卡安裝在控制計算機的PCI插槽上，將采集到的加速度傳感器和位移傳感器的信號傳遞給控制計算機；D/A數(shù)據(jù)處理卡安裝在控制計算機的PCI插槽上，D/A數(shù)據(jù)處理卡的輸出端通過屏蔽線纜與功率放大器的輸入端連接，D/A數(shù)據(jù)處理卡將控制計算機的信號傳遞給功率放大器；功率放大器的輸出端通過屏蔽線纜連接到音圈電機作動器的音圈電機上，功率放大器接收D/A數(shù)據(jù)處理卡的信號并調(diào)制為驅(qū)動信號，驅(qū)動音圈電機作動。
[0008]在六自由度振動激勵系統(tǒng)運行時，負載安裝在上平臺I上方，通過給氣浮支撐子系統(tǒng)充氣，利用空氣彈簧元件的支撐力抵消負載的重力；隨后開啟電控硬件子系統(tǒng)，根據(jù)期望振動值和加速度傳感器和位移傳感器的反饋值控制音圈電機作動器運動，從而使六自由度振動激勵系統(tǒng)實現(xiàn)所需的振動。六自由度振動激勵系統(tǒng)不運行時，空氣彈簧元件不充氣，電控硬件子系統(tǒng)不上電，此時螺紋絲桿升降機與上平臺通過銷釘鎖死，通過螺紋絲桿升降機的支撐力抵消負載的重力。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0010]1、本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)，具有六自由度運動能力，可以提供全方位的振動激勵；
[0011]2、本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)，以音圈電機為主動元件，響應速度快、定位精度高、可以實現(xiàn)mg量級的高精度微小振動激勵；
[0012]3、本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)，配備了氣浮支撐子系統(tǒng)，可以支撐高達800kg的負載，承載能力強。
【附圖說明】
[0013]圖1:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的等軸視圖；
[0014]圖2:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的俯視圖；
[0015]圖3:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的下平臺的等軸視圖；
[0016]圖4:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的上平臺的底視圖；
[0017]圖5:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的兩自由度虎克鉸的爆炸視圖；
[0018]圖6:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的兩自由度虎克鉸的主視圖；
[0019]圖7:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的兩自由度虎克鉸的主視圖A-A剖視圖
[0020]圖8:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的三自由度虎克鉸的等軸視圖；
[0021]圖9:本發(fā)明六自由度振動激勵系統(tǒng)的三自由度虎克鉸的剖視圖；
[0022]圖10:本發(fā)明提出的一種六自由度振動激勵系統(tǒng)的音圈電機作動器等軸視圖；
[0023]圖11:本發(fā)明提出的一種六自由度振動激勵系統(tǒng)的氣浮支撐子系統(tǒng)安裝示意圖；
[0024]圖12:本發(fā)明提出的一種六自由度振動激勵系統(tǒng)的電控回路示意圖。
[0025]圖中:
[0026]1-上平臺2-三自由度虎克鉸3-音圈電機作動器4-下平臺
[0027]5-兩自由度虎克鉸6-空氣彈簧元件 7-螺紋絲桿升降機8-墩座
[0028]9-上鉸座10-預緊螺釘11-端蓋12-圓錐滾子軸承
[0029]13-十字軸14-下鉸座15-壓緊件16-壓緊彈簧
[0030]17-墊片18-基座軸19-圓錐滾子軸承 20-回轉(zhuǎn)蓋
[0031]21-壓緊螺母22-上端蓋23-動子24-定子
[0032]25-加速度傳感器 26-位移傳感器 27-信號調(diào)理器A 28-信號調(diào)理器B
[0033]29-控制計算機 30-A/D數(shù)據(jù)處理卡31- D/A處理卡 32-功率放大器
[0034]101-上基座a102-上基座b103-上基座c1011-定心孔A
[0035]1012-定心孔B 1021-定心孔C 1022-定心孔D 1031-定心孔E
[0036]1032-定心孔F 401-下基座A402-下基座B403-下基座C
[0037]404-下基座D405-下基座E406-下基座F4011-定心孔a
[0038]4012-定心孔b 4013-定心孔c 4014-定心孔d 4015-定心孔e
[0039]4016-定心孔f 411-墩座安裝孔a 412-墩座安裝孔b 413-墩座安裝孔c
[0040]414-墩座安裝孔d 415-墩座安裝孔e 416-墩座安裝孔f 417-墩座安裝孔g
【具體實施方式】
[0041]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0042]本發(fā)明一種六自由度振動激勵系統(tǒng)，如圖1、圖2所示。包括機械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)、氣浮支撐子系統(tǒng)和電控硬件子系統(tǒng)三個部分。其中，氣浮支撐子系統(tǒng)與機械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)按恒定的裝配關(guān)系聯(lián)接，以抵消機械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)及以后可能安裝的負載的重力，電控硬件子系統(tǒng)通過電纜控制機械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)中安裝的音圈電機運動，實現(xiàn)振動激勵。
[0043]所述的機械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)包括上平臺1、下平臺4與6條運動支鏈，如圖1、圖2所示。下平臺4優(yōu)選為平面人字型結(jié)構(gòu)以減輕重量，如圖3所示，下平臺4的邊緣處按中心對稱的設