本发明涉及一种运动机构，具体说是涉及一种用于在风洞试验过程中将模型送入/退出流场并变化模型姿态角的六自由度运动机构。
背景技术：
风洞迎角运动机构系统作为风洞配套试验设备，主要用于在风洞试验过程中将模型送入/退出流场并变化模型姿态角。试验过程中可实时显示和记录模型姿态、系统位移等随时间变化数据。
目前用于在风洞试验过程中将模型送入/退出流场并变化模型姿态角的运动机构多采用较少自由度机构，且以挂壁形式呈现，此种方式的运动机构承受载荷的能力有限，而且由于自由度数量的限制不能满足更多试验需求。
技术实现要素：
本发明的目的正是为了实现以多自由度高精度运动机构为支撑载体来实现对风洞试验中模型的多方位姿态变化。
本发明的目的可采用下述技术措施来实现：
本发明的六自由度运动机构包括框架基座，安装在框架基座上的x向移动框架，所述x向移动框架通过两组直线导轨与框架基座相结合、并由x向驱动装置驱动沿x方向移动；在所述的x向移动架之上通过两组直线导轨安装有z向移动架，z向移动架在z向驱动装置的驱动下沿z向移动；在所述的z向移动架上通过两组弧形导轨设置有沿β向圆周运动的β向移动架，并通过β向移动架后端设置的β铰接驱动装置驱动完成β向圆周运动；在所述的β向移动架内固定设置有u型架，所述u型架下端依次穿过z向移动架、x向移动架、框架基座的内腔延伸至框架基座的下方；在u型架的下方通过设置在u型架内的四根直线导轨、y向直线驱动装置连接有沿y向上下移动的α箱体，在α箱体内设置有沿α向做圆周运动的α向移动块，α向移动块通过弧形导轨与α箱体连接固定，并通过设置在α向移动块上端的两组α铰接驱动装置驱动完成沿弧形导轨作α向运动；在所述的α向移动块下端通过弯刀支板设置有γ滚转机构；所述γ滚转机构通过γ驱动装置的驱动完成γ向的圆周运动。
本发明在所述u型框架与α箱体之间设置有y向直线液压锁紧器，直线液压锁紧器通过液压提供动力将锁紧器与y向锁紧轴（19）之间的弹簧压紧装置分离，在运动到位后解除液压动力，使锁紧器与锁紧轴之间紧固并保持稳定。
本发明中所述β铰接驱动装置包括与电机、减速机相连接的用于驱动旋转螺母做直线运动β滚珠丝杠，所述旋转螺母通过β铰链机构与β向移动架相连接；当旋转螺母运动时带动β铰链机构与β向移动架在弧形导轨的约束下做圆周运动，其中β铰链机构的两端分别采用轴承与旋转螺母、β向移动架相结合，组成两组滚动轴系，为了增加滚珠丝杠在负载下的刚性，在旋转螺母下方设置有一组直线导轨与滑块，使负载作用于导轨滑块之上；为了避免β滚珠丝杠由于过大的压力负载产生固定端变形从而影响传递精度，所述β滚珠丝杠两端的固定轴承分别采用两组角接触轴承予以压紧。
本发明中所述α铰接驱动装置采用与β铰接驱动装置相同的结构，包括与电机、减速机相连接的用于驱动旋转螺母做直线运动β滚珠丝杠，所述旋转螺母通过铰链机构与α向移动块相结合；利用直线运动通过铰链机构驱动α向移动块沿弧形导轨作α向圆周运动。
本发明中所述γ滚转机构包括由真空电机和摆线减速机组成的γ驱动装置、位于设置在γ驱动装置前端的减速机输出轴，减速机输出轴通过键与γ滚转机构输出轴连接，其中γ滚转机构输出轴分别通过两组圆柱滚针轴承、两组端面滚子轴承装配于γ滚转机构基体中。
本发明的有益效果如下：
a、本发明采用多自由度机构塔状分布组合的方式使运动自由度结构组合更稳定。
b、本发明在y向运动机构中采用双驱模式，使得运动结构更稳定而且驱动能力更强。
c、本发明在α自由度应用了终端检测技术，实现系统运动状态实时在线监测，能够更精准的控制关键自由度的运动。
附图说明
图1为本发明的结构主视图。
图2为图1的左视图。
图3为图1的俯视图。
图4为剖视图。
图5为β铰接驱动装置示意图。
图6是图5的俯视图。
图7是旋转螺母通过β铰链机构与β向移动架相连接的示意图。
图8为γ滚转机构示意图。
图中序号：1框架基座2x向移动框架3z向移动架4β向移动架5u型架6α箱体7β铰接驱动装置8α向移动块9α铰接驱动装置10x向驱动装置11弯刀支板12γ滚转机构13z向驱动装置14直线导轨15直线导轨16弧形导轨17y向直线驱动装置18y向直线液压锁紧器19y向锁紧轴20β滚珠丝杠21电机与减速机22旋转螺母23β铰链机构24导轨与滑块25角接触轴承26γ驱动装置27减速机输出轴28γ滚转机构输出轴29圆柱滚针轴承30端面滚子轴承31γ滚转机构基体。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：
本发明用于在风洞试验过程中将模型送入/退出流场并变化模型姿态角的五自由度运动机构，其中轴向自由度简称为x向，纵向自由度简称为y向，俯仰自由度简称为α向，偏航自由度简称为β向，滚转自由度简称为γ向。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明的六自由度运动机构包括框架基座1，安装在框架基座1上的x向移动框架2，所述x向移动框架2通过两组直线导轨14与框架基座1相结合、并由x向驱动装置10驱动沿x方向移动,所述x向驱动装置10与图5、6所示β铰接驱动装置结构相同，旋转螺母通过铰链机构与x向移动框架2相连接；在所述的x向移动架2之上通过两组直线导轨15安装有z向移动架3，z向移动架3在z向驱动装置13的驱动下沿z向移动；在所述的z向移动架3上通过两组弧形导轨16设置有沿β向圆周运动的β向移动架4，并通过β向移动架4后端设置的β铰接驱动装置7驱动完成β向圆周运动；在所述的β向移动架4内固定设置有u型架5，所述u型架5下端依次穿过z向移动架3、x向移动架2、框架基座1的内腔延伸至框架基座1的下方；在u型架5的下方通过设置在u型架5内的四根直线导轨、y向直线驱动装置17连接有沿y向上下移动的α箱体6，在α箱体6内设置有沿α向做圆周运动的α向移动块8，α向移动块8通过一组弧形导轨与α箱体6连接固定，并通过设置在α向移动块8上端的两组α铰接驱动装置9驱动完成沿弧形导轨作α向运动；在所述的α向移动块8下端通过弯刀支板11设置有γ滚转机构12；所述γ滚转机构12通过γ驱动装置26的驱动完成γ向的圆周运动。
如图2所示，本发明在所述u型框架5与α箱体6之间设置有y向直线液压锁紧器18，直线液压锁紧器18通过液压提供动力将锁紧器与y向锁紧轴19之间的弹簧压紧装置分离，在运动到位后解除液压动力，使锁紧器与锁紧轴之间紧固并保持稳定。
如图5、6、7所示，本发明中所述β铰接驱动装置7包括与电机、减速机21相连接的用于驱动旋转螺母22做直线运动β滚珠丝杠20，所述旋转螺母22通过β铰链机构23与β向移动架4相连接；当旋转螺母22运动时带动β铰链机构23与β向移动架4在弧形导轨16的约束下做圆周运动，其中β铰链机构23的两端分别采用轴承与旋转螺母22、β向移动架4相结合，组成两组滚动轴系，为了增加滚珠丝杠20在负载下的刚性，在旋转螺母22下方设置有一组直线导轨与滑块24，使负载作用于导轨滑块之上；为了避免β滚珠丝杠20由于过大的压力负载产生固定端变形从而影响传递精度，所述β滚珠丝杠20两端的固定轴承分别采用两组角接触轴承25予以压紧。
本发明中所述α铰接驱动装置9采用与β铰接驱动装置7相同的结构（如图4、5所示），包括与电机、减速机21相连接的用于驱动旋转螺母22做直线运动β滚珠丝杠20，所述旋转螺母22通过铰链机构与α向移动块8相结合；利用直线运动通过铰链机构驱动α向移动块8沿弧形导轨作圆周运动。
如图8所示，本发明中所述γ滚转机构12包括由真空电机和摆线减速机组成的γ驱动装置26、位于在γ驱动装置前端的减速机输出轴27，减速机输出轴27通过键与γ滚转机构输出轴28连接，其中γ滚转机构输出轴28分别通过两组圆柱滚针轴承29、两组端面滚子轴承30装配于γ滚转机构基体31中。
1.一种六自由度运动机构，其特征在于：包括框架基座（1），安装在框架基座（1）上的x向移动框架（2），所述x向移动框架（2）通过两组直线导轨（14）与框架基座（1）相结合、并由x向驱动装置（10）驱动沿x方向移动；在所述的x向移动架（2）之上通过两组直线导轨（15）安装有z向移动架（3），z向移动架（3）在z向驱动装置（13）的驱动下沿z向移动；在所述的z向移动架(3)上通过两组弧形导轨（16）设置有沿β向圆周运动的β向移动架（4），并通过β向移动架（4）后端设置的β铰接驱动装置（7）驱动完成β向圆周运动；在所述的β向移动架（4）内固定设置有u型架（5），所述u型架（5）下端依次穿过z向移动架(3)、x向移动架（2）、框架基座（1）的内腔延伸至框架基座（1）的下方；在u型架（5）的下方通过设置在u型架（5）内的四根直线导轨、y向直线驱动装置（17）连接有沿y向上下移动的α箱体（6），在α箱体（6）内设置有沿α向做圆周运动的α向移动块（8），α向移动块（8）通过弧形导轨与α箱体（6）连接固定，并通过设置在α向移动块（8）上端的两组α铰接驱动装置（9）驱动完成沿弧形导轨作α向运动；在所述的α向移动块（8）下端通过弯刀支板（11）设置有γ滚转机构（12）；所述γ滚转机构（12）通过γ驱动装置（26）的驱动完成γ向的圆周运动。
2.根据权利要求1所述的六自由度运动机构，其特征在于：在所述u型框架（5）与α箱体（6）之间设置有y向直线液压锁紧器（18），直线液压锁紧器（18）通过液压提供动力将锁紧器与y向锁紧轴（19）之间的弹簧压紧装置分离，在运动到位后解除液压动力，使锁紧器与锁紧轴之间紧固并保持稳定。
3.根据权利要求1所述的六自由度运动机构，其特征在于：所述β铰接驱动装置（7）包括与电机、减速机（21）相连接的用于驱动旋转螺母（22）做直线运动的β滚珠丝杠（20），所述旋转螺母（22）通过β铰链机构（23）与β向移动架（4）相连接；其中β铰链机构（23）的两端分别采用轴承与旋转螺母（22）、β向移动架（4）相结合，组成两组滚动轴系，为了增加滚珠丝杠（20）在负载下的刚性，在旋转螺母（22）下方设置有一组直线导轨与滑块（24），使负载作用于导轨滑块之上；为了避免β滚珠丝杠（20）由于过大的压力负载产生固定端变形从而影响传递精度，所述β滚珠丝杠（20）两端的固定轴承分别采用两组角接触轴承（25）予以压紧。
4.根据权利要求1所述的六自由度运动机构，其特征在于：所述α铰接驱动装置（9）采用与β铰接驱动装置（7）相同的结构，包括与电机、减速机（21）相连接的用于驱动旋转螺母（22）做直线运动β滚珠丝杠（20），所述旋转螺母（22）通过铰链机构与α向移动块（8）相结合；利用直线运动通过铰链机构驱动α向移动块（8）沿弧形导轨作α向圆周运动。
5.根据权利要求1所述的六自由度运动机构，其特征在于：所述γ滚转机构（12）包括由真空电机和摆线减速机组成的γ驱动装置（26）、位于在γ驱动装置前端的减速机输出轴（27），减速机输出轴（27）通过键与γ滚转机构输出轴（28）连接，其中γ滚转机构输出轴（28）分别通过两组圆柱滚针轴承（29）、两组端面滚子轴承（30）装配于γ滚转机构基体（31）中。
技术总结