四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010435464.0 (22)申请日 2020.05.21 (71)申请人 北京航宇振控科技有限责任公司 地址 100080 北京市海淀区彩和坊路8号11 层1107D-2号 (72)发明人 边边 (74)专利代理机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 11251 代理人 邓治平 (51)Int.Cl. G01M 7/02(2006.01) (54)发明名称 一种四级Stewart机构并联构型六自由度振 动激励系统 (57)摘要 本发明公开了一种四级Stewart机构并联。

2、构 型六自由度振动激励系统， 采用四级Stewart机 构六自由度并联构型， 包括二十四条作动器支 路、 多条空气弹簧支路、 多条辅助支撑支路、 上平 台组件、 下平台组件及实时控制硬件系统； 上、 下 平台组件由二十四条作动器支路、 空气弹簧支 路、 辅助支撑支路连接； 每条作动器支路由直线 动磁式电机、 铰链组件及转接件构成； 每条空气 弹簧支路由空气弹簧及转接件构成； 每条辅助支 撑支路由螺纹丝杆升降机及转接件构成； 实时控 制硬件系统通过A/D采样获得传感器采集的上平 台六自由度位移及加速度信号， 解算出控制信 号； 控制信号经由D/A输出到功率放大器， 驱动作 动器输出轴向运动， 推。

3、动上平台产生期望的六自 由度振动激励信号。 权利要求书3页 说明书12页 附图8页 CN 111551330 A 2020.08.18 CN 111551330 A 1.一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统， 采用四级Stewart机构六自 由度并联构型， 包括二十四条作动器支路、 多条空气弹簧支路、 多条辅助支撑支路、 上平台 组件、 下平台组件及实时控制硬件系统； 其特征在于： 系统的机构构型为四级Stewart机构六自由度并联构型， 其二十四条作动器支路分为 四组， 每组在在空间中的布局方式为Stewart构型， 此四组Stewart构型通过并联方式组成 四级Stewa。

4、rt机构六自由度并联构型； 所述的四级Stewart机构六自由度并联构型为： 将二十四条作动器支路分为四组， 每组六条作动器组成一个经典Stewart构型机构； 每 个Stewart经典构型上台面均为水平面； 四个Stewart构型机构在同一个水平面高度上， 并 且四个Stewart构型机构的上台面中心组成一个四边形， 整台上台面中心在此四边形之内， 布局方式为四个Stewart构型机构的上台面中心绕整台中心的Z轴旋转对称， 即四个 Stewart经典构型的上台面中心与整台上台面中心所连射线方向互成90 夹角， 绕整台中心 的Z轴旋转90 后四个Stewart经典构型的上台面中心完全重合； 四。

5、个Stewart经典构型的上 台面中心在以整台上台面中心为圆心， 以一定距离为半径的圆上； 四个Stewart经典构型对 于整个系统的构型属于四级并联关系， 称该构型为四级Stewart机构六自由度并联构型； 所述的作动器支路， 每条包括一套精密铰链组件、 一个作动器及其相关连接件； 铰链组 件包含一个两自由度铰链和一个三自由度铰链， 具备五自由度的转动； 两自由度铰链包含 一根十字轴、 两对滚动轴承及其相关连接件， 形成一个两自由度虎克铰， 三自由度铰链包含 一根竖轴、 一个万向球铰及其相关连接件， 形成一个三自由度转动铰链； 作动器为由动圈和 定磁组件组成的直线动磁式电机， 具备输出电磁作。

6、动力进而控制动圈的沿轴向线性运动的 能力； 铰链组件通过转接板与作动器相连组成作动器组件， 作动器组件通过上铰链座与上 平台相连， 通过下连接块与下平台组件相连； 所述的空气弹簧支路， 每条包括一个空气弹簧及其相关连接件， 对所连接的上台面产 生相应的竖直支撑力； 所述的辅助支撑支路， 每条包括一个螺纹丝杆升降机、 一个S型力传感器及其相关连接 件， 在充气或非工作状态下对上台面产生相应的竖直支撑力； 所述的实时控制硬件系统包括高速控制计算机、 多通道A/D数据采集卡、 多通道D/A数 据输出卡、 功率放大器、 加速度传感器、 力传感器、 位移传感器、 信号调理器及传感器工装； 其中加速度传感。

7、器经传感器工装安装于上平台组件， 力传感器通过连接件安装于辅助支撑 系统支路， 位移传感器经传感器工装安装于作动器支路， 多通道A/D数据采集卡及多通道D/ A数据输出卡安装于高速控制计算机机箱内， A/D采集卡通过屏蔽线、 接线盒与传感器及其 配套信号调理器相连， D/A输出卡通过BNC屏蔽线与功率放大器相连， 功率放大器与作动器 一一配套， 组成实时硬件控制系统的控制回路； 加速度传感器用于测量上平台的六自由度 加速度， 经过信号调理器、 多通道A/D数据采集卡作为反馈信号， 经过高速控制计算机进行 解算产生在四级Stewart机构六自由度并联构型下的控制信号， 再经过多通道D/A数据输出。

8、 卡、 功率放大器产生驱动信号， 进而控制作动器输出轴向运动， 推动上平台组件产生期望的 模拟振动信号； 力传感器用于测量辅助支撑系统对上台面的支撑力， 经多通道A/D数据采集 卡作为反馈信号， 经过高速控制计算机进行解算产生在四级Stewart机构六自由度并联构 型下的控制信号， 再经过多通道D/A数据输出卡产生充放气控制信号， 控制各空气弹簧支路 权利要求书 1/3 页 2 CN 111551330 A 2 的充放气过程； 位移传感器用于测量各作动器支路电机的位置， 经过信号调理器、 多通道A/ D数据采集卡作为反馈信号， 经过高速控制计算机进行解算产生在四级Stewart机构六自由 度并。

9、联构型下的位移闭环控制信号， 再经过多通道D/A数据输出卡、 功率放大器产生驱动信 号， 进而控制作动器位置稳定于中心位置附近， 保持上平台组件的安全与稳定。 2.根据权利要求1所述的一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统， 其特 征在于： 所述的构型为四级Stewart机构六自由度并联构型， 包括四个经典单级Stewart构型并 联组成； 其中的经典单级Stewart构型包括上台面、 下台面、 6条作动器支路以及空气弹簧支 路或辅助支撑支路， 每条作动器支路经由上铰点与上台面相连， 每条作动器支路经由下铰 点与下台面相连， 六个上铰点与六个下铰点分别分布于上台面包络圆以及下台。

10、面包络圆 上； 每两个相邻上铰点分为一组， 共三组， 每组上铰点与上台面中心形成的夹角相同， 每两 个相邻下铰点可分为一组， 共三组， 每组下铰点与下台面中心形成的夹角相同； 经典单级 Stewart构型以上台面中心指向某一组上铰点中点方向为X轴正方向， 以下台面中心指向上 台面中心方向为Z轴正方向， 并满足右手坐标系； 四个经典单级Stewart构型的排布方向共设置有四种实现方式： 实现方式1为每个经典单级Stewart构型X轴正方向均指向每个经典单级Stewart构型 上台面中心与整台上台面中心连线的反方向， 即单级X轴正方向向外的旋转对称实现方式； 实现方式2为每个经典单级Stewart。

11、构型X轴正方向均指向每个经典单级Stewart构型 上台面中心与整台上台面中心连线的方向， 即单级X轴正方向向内的旋转对称实现方式； 实现方式3为四个经典单级Stewart构型X轴正方向同向， 即单级X轴方向相同的旋转对 称实现方式； 实现方式4为一侧的两个经典单级Stewart构型X轴正方向与另一侧的两个经典单级 Stewart构型X轴正方向相反， 关于某条轴线对称， 即两侧单级X轴方向相反的轴对称实现方 式。 3.根据权利要求1所述的一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统， 其特 征在于： 所述的作动器支路分为二十四条， 其作用是为系统提供精确可控的输出力， 每条支路 包括。

12、作动器、 铰链组件、 转接板和下连接块； 其中铰链组件包括球铰底座、 球铰球头、 球铰上 连接件、 中U形叉和上U形叉； 各部分通过如下连接方式组成二十四条作动器支路： 球铰底座与球铰球头通过外六角螺钉互相配合安装， 球铰球头与球铰上连接件通过螺 纹安装， 球铰上连接件与中U形叉通过外六角螺钉平行安装， 中U形叉与上U形叉通过十字 轴、 两对滚动轴承以及外六角螺钉互相垂直安装， 组成铰链组件1； 铰链组件1中的球铰底座 与作动器动圈通过转接板进行连接， 并通过定位孔保证铰链组件各自由度旋转中心连线与 动圈轴线相合； 下连接块通过内六角螺钉安装于作动器底部， 并通过定位销与作动器底部 定位孔进行。

13、定位； 二十四条作动器支路安装方式相同， 并通过定位销与上平台组件相连， 通过下连接块 与下平台组件相连， 形成六自由度振动模拟系统的机械运动部分。 4.根据权利要求1所述的一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统， 其特 征在于： 权利要求书 2/3 页 3 CN 111551330 A 3 所述的空气弹簧支路分为十六条， 或者根据所选空气弹簧型号的能力以及整台的实际 载荷重量增减空气弹簧支路的数量， 其作用是为工作时系统运动部分提供抵消重力的支撑 力， 布局方式为四个空气弹簧支路为一组， 呈四边形分布， 每组空气弹簧支路可实现对单级 Stewart经典构型的支撑； 十六条空气。

14、弹簧支路安装方式相同， 并通过外六角螺钉分别与上平台组件、 下平台组 件相连， 形成具有调节支撑力的六自由度振动模拟系统的空气弹簧支撑部分。 5.根据权利要求1所述的一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统， 其特 征在于： 所述的辅助支撑支路在一种典型的设计中分为十二条， 或者根据所选辅助支撑部件的 能力以及整台的实际载荷重量增减辅助支撑支路的数量， 其作用是为试验结束时和自动充 气时的系统运动部分提供抵消重力的支撑力， 并且将自动充气时提供的支撑力作为反馈信 号输入自动充气控制系统， 布局方式为三个辅助支撑支路为一组， 呈三角形分布， 每组辅助 支撑支路可实现对单级Stewa。

15、rt经典构型的支撑； 十二条辅助支撑支路安装方式相同， 并通过定位块与上平台组件相连， 通过外六角螺 钉与下平台组件相连， 形成具有提供支撑力以及反馈支撑力信号的六自由度振动模拟系统 的辅助支撑部分。 6.根据权利要求1所述的一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统， 其特 征在于： 所述的上平台组件， 其作用是为试件提供刚性的机械安装台面， 并能通过测得的加速 度信号来观测所模拟的振动信号； 其包括上平台、 十二个上铰链座、 中心传感器座、 侧面传 感器座、 六个加速度传感器； 上平台下表面边缘有十二个定位槽， 分别与十二个上铰链座相 连； 中心传感器座安装于上平台下表面中心处。

16、， 通过三个安装孔分别与传感器1、 传感器2和 传感器3相连， 用于测得上平台沿X、 Y和Z轴的平动加速度； 传感器4通过螺柱连接于上平台 下表面Y轴与加强筋交点处， 用于测得上平台绕X轴的转动加速度； 侧面传感器座安装于上 平台下表面X轴与加强筋交点处， 通过两个安装孔与传感器5和传感器6相连， 用于测得上平 台绕Y、 Z轴的转动加速度。 7.根据权利要求1所述的一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统， 其特 征在于： 所述的下平台组件， 其作用是为系统提供稳定的安装基础， 并通过地脚螺钉与地基固 连， 将系统自身的振动传递给隔振地基， 保护周边设备。 权利要求书 3/3 页。

17、 4 CN 111551330 A 4 一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统 技术领域 0001 本发明属于智能并联机构的振动控制领域， 具体涉及一种四级Stewart机构并联 构型六自由度振动激励系统， 可用于模拟精密仪器在各种环境下所受到的振动信号。 背景技术 0002 高精度载荷、 精密仪器等在执行任务中不可避免地受到来自其载运工具自身或外 界的机械振动干扰， 且呈现出多自由度线角振动耦合、 高频与低频振动共存等特点， 极大地 影响了其控制精度和稳定水平， 因此在实验室(内场)环境下检验设备在多自由度复杂振动 干扰下的工作状态及并进行调试具有重要的工程意义。 0003 。

18、为试件提供振动信号所用到的典型设备是振动台， 目前单自由度振动台已得到广 泛应用， 但其仅能提供单轴平动或通过工装转接成单轴转动的振动信号， 随着工程技术的 进步及对振动环境认识水平的提高， 单自由度的振动模拟已日益不能满足高精度载荷、 精 密仪器等的试验需求。 目前多自由度的振动模拟设备仍少有研发成果， 在各个领域更是少 有实际应用。 因此， 研发多自由度的振动模拟系统具有重要的现实意义。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是： 针对单自由度振动台难以满足多自由度振动模拟的 试验需求， 提出一种新型的六自由度振动激励系统， 可用于同步模拟最多六自由度的振动 信号， 为试件(高精度载荷。

19、、 精密仪器等)提供星载、 弹载、 机载、 舰载或车载等复杂环境下的 多自由度振动激励， 以检验其在复杂振动干扰环境下的稳定水平和控制精度， 或进行功能 性能测试与标定等。 0005 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是： 一种四级Stewart机构并联构型六 自由度振动激励系统， 采用四级Stewart机构六自由度并联构型， 包括二十四条作动器支 路、 多条空气弹簧支路、 多条辅助支撑支路、 上平台组件、 下平台组件及实时控制硬件系统； 0006 系统的机构构型为四级Stewart机构六自由度并联构型， 其二十四条作动器支路 分为四组， 每组在在空间中的布局方式为Stewart构型， 此四。

20、组Stewart构型通过并联方式 组成四级Stewart机构六自由度并联构型； 0007 所述的四级Stewart机构六自由度并联构型为： 0008 将二十四条作动器支路分为四组， 每组六条作动器组成一个经典Stewart构型机 构； 每个Stewart经典构型上台面均为水平面； 四个Stewart构型机构在同一个水平面高度 上， 并且四个Stewart构型机构的上台面中心组成一个四边形， 整台上台面中心在此四边形 之内， 布局方式为四个Stewart构型机构的上台面中心绕整台中心的Z轴旋转对称， 即四个 Stewart经典构型的上台面中心与整台上台面中心所连射线方向互成90 夹角， 绕整台中。

21、心 的Z轴旋转90 后四个Stewart经典构型的上台面中心完全重合； 四个Stewart经典构型的上 台面中心在以整台上台面中心为圆心， 以一定距离为半径的圆上； 四个Stewart经典构型对 于整个系统的构型属于四级并联关系， 称该构型为四级Stewart机构六自由度并联构型； 说明书 1/12 页 5 CN 111551330 A 5 0009 所述的作动器支路， 每条包括一套精密铰链组件、 一个作动器及其相关连接件； 铰 链组件包含一个两自由度铰链和一个三自由度铰链， 具备五自由度的转动； 两自由度铰链 包含一根十字轴、 两对滚动轴承及其相关连接件， 形成一个两自由度虎克铰， 三自由度。

22、铰链 包含一根竖轴、 一个万向球铰及其相关连接件， 形成一个三自由度转动铰链； 作动器为由动 圈和定磁组件组成的直线动磁式电机， 具备输出电磁作动力进而控制动圈的沿轴向线性运 动的能力； 铰链组件通过转接板与作动器相连组成作动器组件， 作动器组件通过上铰链座 与上平台相连， 通过下连接块与下平台组件相连； 0010 所述的空气弹簧支路， 每条包括一个空气弹簧及其相关连接件， 对所连接的上台 面产生相应的竖直支撑力； 0011 所述的辅助支撑支路， 每条包括一个螺纹丝杆升降机、 一个S型力传感器及其相关 连接件， 在充气或非工作状态下对上台面产生相应的竖直支撑力； 0012 所述的实时控制硬件系。

23、统包括高速控制计算机、 多通道A/D数据采集卡、 多通道D/ A数据输出卡、 功率放大器、 加速度传感器、 力传感器、 位移传感器、 信号调理器及传感器工 装； 其中加速度传感器经传感器工装安装于上平台组件， 力传感器通过连接件安装于辅助 支撑系统支路， 位移传感器经传感器工装安装于作动器支路， 多通道A/D数据采集卡及多通 道D/A数据输出卡安装于高速控制计算机机箱内， A/D采集卡通过屏蔽线、 接线盒与传感器 及其配套信号调理器相连， D/A输出卡通过BNC屏蔽线与功率放大器相连， 功率放大器与作 动器一一配套， 组成实时硬件控制系统的控制回路； 加速度传感器用于测量上平台的六自 由度加速。

24、度， 经过信号调理器、 多通道A/D数据采集卡作为反馈信号， 经过高速控制计算机 进行解算产生在四级Stewart机构六自由度并联构型下的控制信号， 再经过多通道D/A数据 输出卡、 功率放大器产生驱动信号， 进而控制作动器输出轴向运动， 推动上平台组件产生期 望的模拟振动信号； 力传感器用于测量辅助支撑系统对上台面的支撑力， 经多通道A/D数据 采集卡作为反馈信号， 经过高速控制计算机进行解算产生在四级Stewart机构六自由度并 联构型下的控制信号， 再经过多通道D/A数据输出卡产生充放气控制信号， 控制各空气弹簧 支路的充放气过程； 位移传感器用于测量各作动器支路电机的位置， 经过信号调。

25、理器、 多通 道A/D数据采集卡作为反馈信号， 经过高速控制计算机进行解算产生在四级Stewart机构六 自由度并联构型下的位移闭环控制信号， 再经过多通道D/A数据输出卡、 功率放大器产生驱 动信号， 进而控制作动器位置稳定于中心位置附近， 保持上平台组件的安全与稳定。 0013 进一步的， 所述的构型为四级Stewart机构六自由度并联构型， 包括四个经典单级 Stewart构型并联组成； 其中的经典单级Stewart构型包括上台面、 下台面、 6条作动器支路 以及空气弹簧支路或辅助支撑支路， 每条作动器支路经由上铰点与上台面相连， 每条作动 器支路经由下铰点与下台面相连， 六个上铰点与六。

26、个下铰点分别分布于上台面包络圆以及 下台面包络圆上； 每两个相邻上铰点分为一组， 共三组， 每组上铰点与上台面中心形成的夹 角相同， 每两个相邻下铰点可分为一组， 共三组， 每组下铰点与下台面中心形成的夹角相 同； 经典单级Stewart构型以上台面中心指向某一组上铰点中点方向为X轴正方向， 以下台 面中心指向上台面中心方向为Z轴正方向， 并满足右手坐标系； 0014 四个经典单级Stewart构型的排布方向共设置有四种实现方式： 0015 实现方式1为每个经典单级Stewart构型X轴正方向均指向每个经典单级Stewart 构型上台面中心与整台上台面中心连线的反方向， 即单级X轴正方向向外的。

27、旋转对称实现 说明书 2/12 页 6 CN 111551330 A 6 方式； 0016 实现方式2为每个经典单级Stewart构型X轴正方向均指向每个经典单级Stewart 构型上台面中心与整台上台面中心连线的方向， 即单级X轴正方向向内的旋转对称实现方 式； 0017 实现方式3为四个经典单级Stewart构型X轴正方向同向， 即单级X轴方向相同的旋 转对称实现方式； 0018 实现方式4为一侧的两个经典单级Stewart构型X轴正方向与另一侧的两个经典单 级Stewart构型X轴正方向相反， 关于某条轴线对称， 即两侧单级X轴方向相反的轴对称实现 方式。 0019 进一步的， 所述的作。

28、动器支路分为二十四条， 其作用是为系统提供精确可控的输 出力， 每条支路包括作动器、 铰链组件、 转接板和下连接块； 其中铰链组件包括球铰底座、 球 铰球头、 球铰上连接件、 中U形叉和上U形叉； 各部分通过如下连接方式组成二十四条作动器 支路： 0020 球铰底座与球铰球头通过外六角螺钉互相配合安装， 球铰球头与球铰上连接件通 过螺纹安装， 球铰上连接件与中U形叉通过外六角螺钉平行安装， 中U形叉与上U形叉通过十 字轴、 两对滚动轴承以及外六角螺钉互相垂直安装， 组成铰链组件1； 铰链组件1中的球铰底 座与作动器动圈通过转接板进行连接， 并通过定位孔保证铰链组件各自由度旋转中心连线 与动圈轴。

29、线相合； 下连接块通过内六角螺钉安装于作动器底部， 并通过定位销与作动器底 部定位孔进行定位； 0021 二十四条作动器支路安装方式相同， 并通过定位销与上平台组件相连， 通过下连 接块与下平台组件相连， 形成六自由度振动模拟系统的机械运动部分。 0022 进一步的， 所述的空气弹簧支路分为十六条， 或者根据所选空气弹簧型号的能力 以及整台的实际载荷重量增减空气弹簧支路的数量， 其作用是为工作时系统运动部分提供 抵消重力的支撑力， 布局方式为四个空气弹簧支路为一组， 呈四边形分布， 每组空气弹簧支 路可实现对单级Stewart经典构型的支撑； 0023 十六条空气弹簧支路安装方式相同， 并通过。

30、外六角螺钉分别与上平台组件、 下平 台组件相连， 形成具有调节支撑力的六自由度振动模拟系统的空气弹簧支撑部分。 0024 进一步的， 所述的辅助支撑支路在一种典型的设计中分为十二条， 或者根据所选 辅助支撑部件的能力以及整台的实际载荷重量增减辅助支撑支路的数量， 其作用是为试验 结束时和自动充气时的系统运动部分提供抵消重力的支撑力， 并且将自动充气时提供的支 撑力作为反馈信号输入自动充气控制系统， 布局方式为三个辅助支撑支路为一组， 呈三角 形分布， 每组辅助支撑支路可实现对单级Stewart经典构型的支撑； 0025 十二条辅助支撑支路安装方式相同， 并通过定位块与上平台组件相连， 通过外六。

31、 角螺钉与下平台组件相连， 形成具有提供支撑力以及反馈支撑力信号的六自由度振动模拟 系统的辅助支撑部分。 0026 进一步的， 所述的上平台组件， 其作用是为试件提供刚性的机械安装台面， 并能通 过测得的加速度信号来观测所模拟的振动信号； 其包括上平台、 十二个上铰链座、 中心传感 器座、 侧面传感器座、 六个加速度传感器； 上平台下表面边缘有十二个定位槽， 分别与十二 个上铰链座相连； 中心传感器座安装于上平台下表面中心处， 通过三个安装孔分别与传感 说明书 3/12 页 7 CN 111551330 A 7 器1、 传感器2和传感器3相连， 用于测得上平台沿X、 Y和Z轴的平动加速度； 传。

32、感器4通过螺柱 连接于上平台下表面Y轴与加强筋交点处， 用于测得上平台绕X轴的转动加速度； 侧面传感 器座安装于上平台下表面X轴与加强筋交点处， 通过两个安装孔与传感器5和传感器6相连， 用于测得上平台绕Y、 Z轴的转动加速度。 0027 进一步的， 所述的下平台组件， 其作用是为系统提供稳定的安装基础， 并通过地脚 螺钉与地基固连， 将系统自身的振动传递给隔振地基， 保护周边设备。 0028 本发明的优点在于： 0029 (1)本发明设计了一种六自由度的振动激励系统， 具有带负载下的六自由度运动 能力， 可以产生最多六自由度的振动激励信号； 0030 (2)本发明设计了一种新型的六自由度并联。

33、机构的构型四级Stewart机构六 自由度并联构型， 按该构型布局的六自由度并联机构具有较大的工作空间以及较大的负载 能力； 前者意味着选用相同作动器的情况下， 本系统可以获得更大的平动和转动空间； 后者 意味着本系统的上平台尺寸可以设计得较大， 同时多条空气弹簧支路和辅助支撑支路可提 供抵消负载重力的额外支撑力， 这使得本系统具有较大的承载能力， 并且负载尺寸可以较 大； 0031 (3)本发明形成了以直线动磁式电机为中心的作动机构， 结构简单、 坚固的同时也 具有直线动磁式电机的输出线性度好、 响应快及可靠性高等优点； 0032 (4)本发明除了上平台尺寸较大外， 所设计的铰链组件等其他机。

34、械部件也可以承 受负载较大的重力， 这使得本发明的四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统的 可装载负载质量较大， 进而使其具有较大的承载能力以及较高的工作带宽。 附图说明 0033 图1为本发明的等轴测图； 0034 图2为本发明的四级Stewart机构六自由度并联构型简图； 0035 图3为本发明的四级Stewart机构六自由度并联构型实现方式1的俯视图； 0036 图4为本发明的四级Stewart机构六自由度并联构型实现方式2的俯视图； 0037 图5为本发明的四级Stewart机构六自由度并联构型实现方式3的俯视图； 0038 图6为本发明的四级Stewart机构六自由度并联。

35、构型实现方式4的俯视图； 0039 图7为本发明的主视图； 0040 图8为本发明的后视图； 0041 图9为本发明的下平台组件1俯视图； 0042 图10为本发明的作动器支路1左视图； 0043 图11为本发明的空气弹簧支路排布等轴测图； 0044 图12为本发明的辅助支撑支路排布等轴测图； 0045 图13为本发明的上平台组件仰视图； 0046 图14为本发明的实时控制硬件系统的控制回路框图。 0047 图中： 0048 10000下平台组件 20100作动器支路1 20200作动器支路2 0049 20300作动器支路3 20400作动器支路4 20500作动器支路5 说明书 4/12 。

36、页 8 CN 111551330 A 8 0050 20600作动器支路6 20700作动器支路7 20800作动器支路8 0051 20900作动器支路9 21000作动器支路10 21100作动器支路11 0052 21200作动器支路12 21300作动器支路13 21400作动器支路14 0053 21500作动器支路15 21600作动器支路16 21700作动器支路17 0054 21800作动器支路18 21900作动器支路19 22000作动器支路20 0055 22100作动器支路21 22200作动器支路22 22300作动器支路23 0056 22400作动器支路24 3。

37、0100空气弹簧支路1 30200空气弹簧支路2 0057 30300空气弹簧支路3 30400空气弹簧支路4 30500空气弹簧支路5 0058 30600空气弹簧支路6 30700空气弹簧支路7 30800空气弹簧支路8 0059 30900空气弹簧支路9 31000空气弹簧支路10 31100空气弹簧支路11 0060 31200空气弹簧支路12 31300空气弹簧支路13 31400空气弹簧支路14 0061 31500空气弹簧支路15 31600空气弹簧支路16 40100辅助支撑支路1 0062 40200辅助支撑支路2 40300辅助支撑支路3 40400辅助支撑支路4 0063。

38、 40500辅助支撑支路5 40600辅助支撑支路6 40700辅助支撑支路7 0064 40800辅助支撑支路8 40900辅助支撑支路9 41000辅助支撑支路10 0065 41100辅助支撑支路11 41200辅助支撑支路12 50000上平台组件 0066 10101下平台 0067 20101作动器1 20201作动器2 20301作动器3 0068 20401作动器4 20501作动器5 20601作动器6 0069 20701作动器7 20801作动器8 20901作动器9 0070 21001作动器10 21101作动器11 21201作动器12 0071 21301作动器1。

39、3 21401作动器14 21501作动器15 0072 21601作动器16 21701作动器17 21801作动器18 0073 21901作动器19 22001作动器20 22101作动器21 0074 22201作动器22 22301作动器23 22401作动器24 0075 20102下连接块1 20202下连接块2 20302下连接块3 0076 20402下连接块4 20502下连接块5 20602下连接块6 0077 20702下连接块7 20802下连接块8 20902下连接块9 0078 21002下连接块10 21102下连接块11 21202下连接块12 0079 21。

40、302下连接块13 21402下连接块14 21502下连接块15 0080 21602下连接块16 21702下连接块17 21802下连接块18 0081 21902下连接块19 22002下连接块20 22102下连接块21 0082 22202下连接块22 22302下连接块23 22402下连接块24 0083 20103转接板1 20203转接板2 20303转接板3 0084 20403转接板4 20503转接板5 20603转接板6 0085 20703转接板7 20803转接板8 20903转接板9 0086 21003转接板10 21103转接板11 21203转接板12 。

41、0087 21303转接板13 21403转接板14 21503转接板15 0088 21603转接板16 21703转接板17 21803转接板18 说明书 5/12 页 9 CN 111551330 A 9 0089 21903转接板19 22003转接板20 22103转接板21 0090 22203转接板22 22303转接板23 22403转接板24 0091 20104球铰底座1 20204球铰底座2 20304球铰底座3 0092 20404球铰底座4 20504球铰底座5 20604球铰底座6 0093 20704球铰底座7 20804球铰底座8 20904球铰底座9 0094。

42、 21004球铰底座10 21104球铰底座11 21204球铰底座12 0095 21304球铰底座13 21404球铰底座14 21504球铰底座15 0096 21604球铰底座16 21704球铰底座17 21804球铰底座18 0097 21904球铰底座19 22004球铰底座20 22104球铰底座21 0098 22204球铰底座22 22304球铰底座23 22404球铰底座24 0099 20105球铰球头1 20205球铰球头2 20305球铰球头3 0100 20405球铰球头4 20505球铰球头5 20605球铰球头6 0101 20705球铰球头7 20805球铰。

43、球头8 20905球铰球头9 0102 21005球铰球头10 21105球铰球头11 21205球铰球头12 0103 21305球铰球头13 21405球铰球头14 21505球铰球头15 0104 21605球铰球头16 21705球铰球头17 21805球铰球头18 0105 21905球铰球头19 22005球铰球头20 22105球铰球头21 0106 22205球铰球头22 22305球铰球头23 22405球铰球头24 0107 20106球铰上连接件1 20206球铰上连接件2 20306球铰上连接件3 0108 20406球铰上连接件4 20506球铰上连接件5 20606。

44、球铰上连接件6 0109 20706球铰上连接件7 20806球铰上连接件8 20906球铰上连接件9 0110 21006球铰上连接件10 21106球铰上连接件11 21206球铰上连接件12 0111 21306球铰上连接件13 21406球铰上连接件14 21506球铰上连接件15 0112 21606球铰上连接件16 21706球铰上连接件17 21806球铰上连接件18 0113 21906球铰上连接件19 22006球铰上连接件20 22106球铰上连接件21 0114 22206球铰上连接件22 22306球铰上连接件23 22406球铰上连接件24 0115 20107中U形。

45、叉1 20207中U形叉2 20307中U形叉3 0116 20407中U形叉4 20507中U形叉5 20607中U形叉6 0117 20707中U形叉7 20807中U形叉8 20907中U形叉9 0118 21007中U形叉10 21107中U形叉11 21207中U形叉12 0119 21307中U形叉13 21407中U形叉14 21507中U形叉15 0120 21607中U形叉16 21707中U形叉17 21807中U形叉18 0121 21907中U形叉19 22007中U形叉20 22107中U形叉21 0122 22207中U形叉22 22307中U形叉23 22407中。

46、U形叉24 0123 20108上U形叉1 20208上U形叉2 20308上U形叉3 0124 20408上U形叉4 20508上U形叉5 20608上U形叉6 0125 20708上U形叉7 20808上U形叉8 20908上U形叉9 0126 21008上U形叉10 21108上U形叉11 21208上U形叉12 0127 21308上U形叉13 21408上U形叉14 21508上U形叉15 说明书 6/12 页 10 CN 111551330 A 10 0128 21608上U形叉16 21708上U形叉17 21808上U形叉18 0129 21908上U形叉19 22008上U形。

47、叉20 22108上U形叉21 0130 22208上U形叉22 22308上U形叉23 22408上U形叉24 0131 50101上平台 50201上铰链座1 50202上铰链座2 0132 50203上铰链座3 50204上铰链座4 50205上铰链座5 0133 50206上铰链座6 50207上铰链座7 50208上铰链座8 0134 50209上铰链座9 50210上铰链座10 50211上铰链座11 0135 50212上铰链座12 50301中心传感器座 50302侧面传感器座 0136 50401加速度传感器1 50402加速度传感器2 50403加速度传感器3 0137 5。

48、0404加速度传感器4 50405加速度传感器5 50406加速度传感器6 具体实施方式 0138 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。 0139 如图1所示， 本发明是一种四级Stewart机构并联构型六自由度振动激励系统， 所 述的四级Stewart机构六自由度并联构型为一种新型的六自由度并联机构构型， 系统的机 构构型为四级Stewart机构六自由度并联构型， 其二十四条作动器支路分为四组， 每组在在 空间中的布局方式为Stewart构型， 此四组Stewart构型通过并联方式组成四级Stewart机 构六自由度并联构型， 而非传统单级Stewart机构六自由度并联的构型。

49、； 0140 按照四级Stewart机构六自由度构型布局， 由作动器支路、 空气弹簧支路、 辅助支 撑支路、 上平台组件、 下平台组件以及实时控制硬件系统组成； 其中作动器支路分为二十四 条， 作用是为系统提供精确可控的输出力； 空气弹簧支路在一种典型设计中分为十六条， 作 用是为工作时系统运动部分提供抵消重力的支撑力， 并通过外六角螺钉分别与上平台组 件、 下平台组件相连； 辅助支撑支路在一种典型设计中分为十二条， 作用是为试验结束时和 自动充气时的系统运动部分提供抵消重力的支撑力， 并且将自动充气时提供的支撑力作为 反馈信号输入自动充气控制系统； 上平台组件作用是为试件提供刚性的机械安装台。

50、面， 并 能通过测得的加速度信号来观测所模拟的振动信号； 下平台组件作用是为本系统提供稳定 的安装基础； 实时控制硬件系统通过采集的上平台六自由度加速度信号， 解算出在四级 Stewart机构六自由度并联构型下的控制信号， 并输出到功率放大器进而驱动作动器输出 轴向伸缩运动， 推动上平台产生期望的振动激励信号。 0141 所述的四级Stewart机构六自由度并联构型的构型简图如图2所示， 将四个经典单 级Stewart构型在同一水平面上进行并联组合， 并且四个Stewart构型机构的上台面中心可 组成一个四边形， 整台上台面中心在此四边形之内， 一种典型的布局方式为四个Stewart构 型机构。