一種垂直面平面運動機構的製作方法

2023-06-12 21:33:56

本實用新型涉及船舶與海洋工程以及機械工程領域，具體涉及一種垂直面平面運動機構。

背景技術：

垂直面平面運動機構是研究水面艦船、海洋平臺以及水下運動體水動力係數，並進一步研究其運動性能的重要設施。現有垂直面平面運動機構往往採用液壓缸、電動缸、滾珠絲槓、十字滑框等傳動方法，存在運動慣性大、運行頻率受限、振動大、易變形、運動精度較低等缺點。例如：公開號為201020500845.4，名稱為垂直平面運動機構的振蕩裝置的中國實用新型專利公開了一種垂直面平面運動機構，其採用伺服電機驅動偏心滑塊正弦發生裝置，通過調節偏心滑塊的偏心距改變振幅，存在搖蕩振幅小、結構複雜、運動精確較低等問題。專利申請號為201310566470.X的中國實用新型專利中公開了一種垂直面平面運動機構，通過伺服電機結合電動缸的方式驅動機構的運動，取代傳統的機械式正弦發生裝置，實現船模的升沉、縱搖/橫搖運動，但是該機構存在機構磨損嚴重、定位精度差、輸出運動頻率低的問題。

技術實現要素：

本實用新型提供一種垂直面平面運動機構，以解決現有技術中存在的運動頻率受限、易變形、運動精度低的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種垂直面平面運動機構，包括：安裝支架，為方筒形且豎直布置；輸出板，位於所述安裝支架底部，與外部的試驗模型相連；驅動組件，豎直安裝在所述安裝支架的兩個相對面的外壁，並與所述輸出板鉸接，用於驅動所述輸出板進行垂蕩、縱搖或耦合運動；以及穩定組件，豎直安裝在方筒形安裝支架的另外兩個相對面的內壁，並與所述輸出 板鉸接，用於約束輸出板，使其不產生水平偏移。

作為優選，所述驅動組件為對稱設置的兩組。

作為優選，所述驅動組件包括：位於所述安裝支架頂部的伺服電機、設置在所述安裝支架外壁並與所述伺服電機連接的直線模組以及與所述直線模組連接的垂向推桿，所述垂向推桿通過推桿鉸鏈與所述輸出板鉸接。進一步的，所述直線模組採用同步帶型直線模組，輸出的運動行程大、運動頻率高、運動噪聲小；同步帶型直線模組固定在方筒形安裝支架上，保證所輸出直線運動的直線度，防止橫向偏斜。

作為優選，所述推桿鉸鏈包括：壓板、滑塊、鉸鏈支座和轉動軸，其中，所述鉸鏈支座固定在所述輸出板上，所述壓板平行固定在所述鉸鏈支座上，所述滑塊設在所述壓板上並通過轉軸與所述垂向推桿鉸接。

作為優選，所述壓板上開設有長圓孔，所述長圓孔的長軸與輸出板的長度方向平行。本實用新型通過在壓板上開設長圓孔，推桿鉸鏈的轉動軸穿過滑塊，該滑塊能在壓板的長圓孔之中滑動，使得該驅動組件輸出縱搖/橫搖運動時，推桿鉸鏈不會卡死，並減小應力集中，降低損耗。

作為優選，所述穩定組件包括：分別安裝在所述安裝支架的兩相對面內壁上的一對直線導軌、與所述直線導軌緊配且可以沿所述直線導軌滑動的穩定杆，所述穩定杆與所述輸出板鉸接。

作為優選，所述穩定杆通過穩定杆鉸鏈與所述輸出板的中心鉸接。

作為優選，所述穩定杆鉸鏈包括：鉸鏈板、中間軸和鉸鏈座，其中，所述鉸鏈座固定在所述輸出板的中心，所述鉸鏈板設置在所述穩定板內側並通過中間軸與所述鉸鏈座連接。具體地，本實用新型利用沿直線導軌運動的穩定杆約束輸出板使其不產生水平偏移，一方面保證試驗模型中心始終在指定的試驗位置，另一方面起到提高輸出板運動精度、降低長圓孔磨損的作用。

作為優選，所述鉸鏈板之間設置有調整墊圈，該調整墊圈套設在所述中間軸上。

作為優選，所述中間軸與所述推桿鉸鏈的轉動軸的安裝中心在同一高度，且與兩側的轉動軸的距離相等。

與現有技術相比，本實用新型採用穩定組件與驅動組件配合，可以在驅動 所述輸出板進行垂蕩、縱搖或耦合運動的同時約束輸出板，使其不產生水平偏移，起到提高輸出板運動精度、降低磨損的作用，能有效延長推桿鉸鏈的使用壽命。本實用新型應用於船舶與海洋工程領域，可以進行操縱性、粘性阻尼等方面的試驗研究。與現有的垂直面平面運動機構相比，穩定組件的採用使得本實用新型具有運動頻率更廣、運動精度更高、使用壽命更長等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的垂直面平面運動機構的機構示意圖；

圖2為圖1的A-A面剖視圖；

圖3為圖1的B-B面剖視圖；

圖4為本實用新型的推桿鉸鏈和穩定杆鉸鏈的連接示意圖；

圖5為本實用新型的推桿鉸鏈和穩定杆鉸鏈的連接剖面示意圖。

圖中所示：1-安裝支架；

2-驅動組件、201-伺服電機、202-直線模組、203-垂向推桿；

3-穩定組件、301-直線導軌、302-穩定杆；

4-輸出板；

5-推桿鉸鏈、501-壓板、502-滑塊、503-鉸鏈支座、504-轉動軸；

6-穩定杆鉸鏈、601-鉸鏈板、602-中間軸、603-鉸鏈座、604-調整墊圈。

具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。需說明的是，本實用新型附圖均採用簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。

如圖1至圖5所示，本實用新型的垂直面平面運動機構包括：安裝支架1、驅動組件2、穩定組件3和輸出板4。

具體地，所述安裝支架1為方筒形且豎直放置；所述驅動組件2設置有兩組，且豎直安裝在所述安裝支架1的兩個相對面的外壁上，底部與所述輸出板4鉸接；所述兩組驅動組件2配合驅動所述輸出板4，進行垂蕩、縱搖或耦合運動； 所述穩定組件3豎直安裝在安裝支架1的另外兩個相對面的內壁上，底部與所述輸出板4鉸接，用於約束輸出板4，使其不產生水平偏移；所述輸出板4起到運動輸出功能，把運動傳遞給與之相連的試驗模型。

請重點參照圖1，所述驅動組件2包括：位於所述安裝支架1頂部的伺服電機201、設置在所述安裝支架1外壁並與所述伺服電機201連接的直線模組202以及與所述直線模組202連接的垂向推桿203，所述垂向推桿203通過推桿鉸鏈5與所述輸出板4鉸接。進一步的，所述伺服電機201驅動直線模組202，直線模組202帶動垂向推桿203進行垂向運動，垂向推桿203的下端通過推桿鉸鏈5與輸出板4的兩端鉸接，兩個垂向推桿203驅動輸出板4進行垂蕩、縱搖或二者的耦合運動。

進一步的，所述直線模組202採用同步帶型直線模組，輸出的運動行程大、運動頻率高、運動噪聲小；同步帶型直線模組固定在安裝支架1上，保證所輸出直線運動的直線度，防止橫向偏斜。

作為優選，請重點參照圖3，所述推桿鉸鏈5包括：壓板501、滑塊502、鉸鏈支座503和轉動軸504，其中，所述鉸鏈支座503固定在所述輸出板4上，所述壓板501通過螺釘固定在所述鉸鏈支座503上，所述壓板501上開設有長圓孔，所述長圓孔的長軸與輸出板4的長度方向平行，且該長圓孔大小適應於兩個垂向推桿203發生非同步運動時的間距變化。所述滑塊502設在所述長圓孔中並通過轉動軸504與所述垂向推桿203鉸接。具體地，通過在壓板501上開設長圓孔，推桿鉸鏈5的轉動軸504穿過滑塊502，該滑塊502能在壓板501的長圓孔之中滑動，使得該驅動組件2輸出縱搖/橫搖運動時，推桿鉸鏈5不會卡死，並減小應力集中，降低損耗。

如圖2所示，所述穩定組件3包括：豎直安裝在所述安裝支架1的另外兩個相對面的內壁上的一對直線導軌301、位於兩個垂向推桿203之間的中心位置且與所述垂向推桿203固接的穩定杆302。進一步的，所述穩定杆302與所述直線導軌301緊配且可以沿所述直線導軌301滑動，即所述穩定杆302受到直線導軌301約束只能沿著直線導軌301進行豎直方向的運動，所述穩定杆302的下端通過穩定杆鉸鏈6與所述輸出板4的中心鉸接，進而可以約束輸出板4使其不產生水平偏移，一方面保證試驗模型中心始終在指定的試驗位置，另一方 面起到提高輸出板4運動精度、降低長圓孔磨損的作用。

請重點參照圖4和圖5，所述穩定杆鉸鏈6包括：鉸鏈板601、中間軸602和鉸鏈座603，其中，所述鉸鏈座603通過螺釘固定在所述輸出板4的中心，所述鉸鏈板601設置在所述穩定杆302內側並通過中間軸602與所述鉸鏈座603連接，所述鉸鏈板601之間設置有調整墊圈604，該調整墊圈604套設在所述中間軸602上，可以防止安裝過程中鉸鏈板601發生大的變形。

作為優選，所述中間軸602與所述推桿鉸鏈5的轉動軸504的安裝中心在同一高度，且與兩側的轉動軸504的距離相等，如此可以避免垂直面平面運動機構的運動中產生變形和卡頓。

綜上，本實用新型採用穩定組件3與驅動組件2配合，可以在驅動所述輸出板4進行垂蕩、縱搖或耦合運動的同時，約束輸出板4，使其不產生水平偏移，起到提高輸出板4運動精度、降低磨損的作用，能有效延長推桿鉸鏈5的使用壽命。本實用新型應用於船舶與海洋工程領域，可以進行操縱性、粘性阻尼等方面的試驗研究。與現有的垂直面平面運動機構相比，穩定組件的採用使得本實用新型具有運動頻率更廣、運動精度更高、使用壽命更長等優點。

顯然，本領域的技術人員可以對實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包括這些改動和變型在內。