一種六自由度振動激勵系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于精密機械領域，具體涉及一種六自由度振動激勵系統。
【背景技術】
[0002]航天器上的發動機等一些主動元件會產生振動，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，有必要在發射之前，在地面環境下模擬振動環境，研宄振動量級的大小和儀器工作精度之間的關系。
[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境，隨著工程技術的進步和人們需求的日益提高，單自由度激振臺已經不能滿足工程需求，急需研發多自由度激振系統。目前多自由度激振系統在各個工程領域還少見應用，在航天在軌環境模擬領域，仍使用單自由度激振臺進行振動環境的粗略模擬。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的問題，本發明的目的是提出一種六自由度振動激勵系統，該激振系統為航天技術領域相關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)，從而在實驗室環境內模擬在軌振動環境和檢驗儀器可靠性。
[0005]本發明一種六自由度振動激勵系統，包括機械結構子系統，由上平臺、下平臺與6條運動支鏈構成；其特征在于:還包括氣浮支撐子系統和電控硬件子系統。
[0006]所述的氣浮支撐子系統包括個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包括控制計算機、A/D數據處理卡、D/A數據處理卡、信號調理器A、信號調理器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，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理器B連接；信號調理器A和信號調理器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制；信號調理器A和信號調理器B的輸出端分別由屏蔽線纜連接到A/D數據處理卡的輸入端，A/D數據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數據處理卡安裝在控制計算機的PCI插槽上，D/A數據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數據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數據處理卡的信號并調制為驅動信號，驅動音圈電機作動。
[0008]在六自由度振動激勵系統運行時，負載安裝在上平臺I上方，通過給氣浮支撐子系統充氣，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，根據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實現所需的振動。六自由度振動激勵系統不運行時，空氣彈簧元件不充氣，電控硬件子系統不上電，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]本發明的優點在于:
[0010]1、本發明六自由度振動激勵系統，具有六自由度運動能力，可以提供全方位的振動激勵；
[0011]2、本發明六自由度振動激勵系統，以音圈電機為主動元件，響應速度快、定位精度高、可以實現mg量級的高精度微小振動激勵；
[0012]3、本發明六自由度振動激勵系統，配備了氣浮支撐子系統，可以支撐高達800kg的負載，承載能力強。
【附圖說明】
[0013]圖1:本發明六自由度振動激勵系統的等軸視圖；
[0014]圖2:本發明六自由度振動激勵系統的俯視圖；
[0015]圖3:本發明六自由度振動激勵系統的下平臺的等軸視圖；
[0016]圖4:本發明六自由度振動激勵系統的上平臺的底視圖；
[0017]圖5:本發明六自由度振動激勵系統的兩自由度虎克鉸的爆炸視圖；
[0018]圖6:本發明六自由度振動激勵系統的兩自由度虎克鉸的主視圖；
[0019]圖7:本發明六自由度振動激勵系統的兩自由度虎克鉸的主視圖A-A剖視圖
[0020]圖8:本發明六自由度振動激勵系統的三自由度虎克鉸的等軸視圖；
[0021]圖9:本發明六自由度振動激勵系統的三自由度虎克鉸的剖視圖；
[0022]圖10:本發明提出的一種六自由度振動激勵系統的音圈電機作動器等軸視圖；
[0023]圖11:本發明提出的一種六自由度振動激勵系統的氣浮支撐子系統安裝示意圖；
[0024]圖12:本發明提出的一種六自由度振動激勵系統的電控回路示意圖。
[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-信號調理器A 28-信號調理器B
[0033]29-控制計算機 30-A/D數據處理卡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]下面將結合附圖對本發明進行詳細說明。
[0042]本發明一種六自由度振動激勵系統，如圖1、圖2所示。包括機械結構子系統、氣浮支撐子系統和電控硬件子系統三個部分。其中，氣浮支撐子系統與機械結構子系統按恒定的裝配關系聯接，以抵消機械結構子系統及以后可能安裝的負載的重力，電控硬件子系統通過電纜控制機械結構子系統中安裝的音圈電機運動，實現振動激勵。
[0043]所述的機械結構子系統包括上平臺1、下平臺4與6條運動支鏈，如圖1、圖2所示。下平臺4優選為平面人字型結構以減輕重量，如圖3所示，下平臺4的邊緣處按中心對稱的設