验台的大学，.梁迎春，陈时锦，黄开榜．惯性系统三轴综合测试转台总体设计若干问题的探讨．中国惯性技术学报崔玉定．三自由度运动模拟系统的研究．吉林大学,.荣伟彬,曲东升,孙立宁,等．压电陶瓷管驱动三自由度微操作手的研究与应用．压电与声光王良英．舰载雷达大型摇摆台的结构设计．电子机械工程.赵江波,王军政,汪首坤,等．四自由度摇摆台的研制.液压与气动.路周才,顾致平．陀螺仪摇摆台的运动分析．西安工业学院学报.袁海平．三自由度精密转台设计．电子机械工程成大先．机械设计手册机械振动•机架设计．北京化学工业出版社，.姜广文．舰载机灯光引导系统仿真转台的研究．哈尔滨工程大学,.苗成义．三自由度并联驱动转台工程设计及研究．哈尔滨工程大学,.黄真，孔令富．并联机器人机构学理论及控制．北京机械工业出版!.!!为了能求出作为支架和执行结构的六个液压缸的所承受到的上平台和负载的力，我们将构成三个三角形支承的三组液压缸简化为如图所示的简化模型，即简化为三个与底座垂直的假想的液压缸。通过求解三个假想的液压缸的受力，然后再将该力分解到每组中的两个液压缸上，就可以求出每个液压缸的受力为了易于对上平台进行受力分析，我们将三组液压缸的支座顶端假想为个点，即在进行受力分析时，暂不考虑上平台底部三个球铰支座的大小对受力分析的影响在计算过程中我们假设由钢骨架和钢板焊接而成的上平台的质量分布均匀，即其质心位置和其重心位置重合，均为其几何中心纵梁在受到作用力时，所有作用力均通过截面弯曲中心，即忽略不计局部扭矩的影响，且作用力沿大梁纵向对称。.上平台的静力学分析以下将分别通过分析上平台在无载有载状态下的载荷分布，来确定液压缸的受到的支反力。当上平台为无载情况下，上平台的质量计算过程如下。由资料可知，如图所示的槽钢的截面面积为.，这种槽钢的理论质量为.。经计算，如图.所示的上平台的钢骨架所用的槽钢的总长度为所以，钢骨架的质量为骨。平台上焊接花纹钢板的体积为钢的密度为.，则焊接钢板的质量为板.。所以整个上平台的质量约为上骨板。为了计算方便，我们将上平台的质量估计为，则上平台自重为。由上面的假设知，上平台的质量分布均匀，则可得上平台的重心位置位于其几何中心点，如图所示。上平台在受到液压缸的支反力分别为，根据牛顿第三定律作用力与反作用力的关系，简化后三个假想液压缸在球形铰链处所受到的平台的作用力分别为，当上平台有负载的情况下求解液压缸所承受的力。根据假设条件，当被测对象大客车作用于上平台时其作用点是相互对称的。由大客车的造型及其各项总体参数，在进行大客车的整车参数设计时，其轴距在之间，整车设计时其总宽小于.。由此我们选择被测客车的轴距为轮距为来进行计算。其轮胎在上平台上的布局图如图所示，图中黑点表示液压缸组的铰链支承点。从图中我们可以看出，大客车的前后轴上的车轮落在上平台的横梁和附近，前后轴上左右车轮刚好落在上平台骨架的两根纵梁和上。这就是本文上平台骨架的设计时所依据的原则，这样就可以保证在大多数情况下大客车的车轮都会落在上平台骨架的纵横梁上或纵横梁附近，保证了上平台在纵向横向上具有够的强度和刚度。图上平台大客车轮胎布局图下面计算在有负载的情况下，上平台在各个支点受到的液压缸的支反力。由试验台的功能要求知，其负载为。根据大客车前后轴荷的分配原则，其前后轴荷比大约为。由此我们计算有负载情况下各液压缸的受力。由上面的计算过程知，上平台自重为，台架设，为.。相对于方案来说，方案二在平台横向上能减小平台所受的弯矩，但是却会增加平台在纵向所受的弯矩。对上述两个方案进行分析和比较，选择方案二为上平台液压缸组复合铰支点的布置方案。再者，在方案中将球铰支点布置在上平台的边缘是机构设计中所要避免的设计原则，因为机构边缘会产生应力集中现象，有可能会造成机构的零件破坏，降低机构的安全性。.综合试验台结构模型及自由度试验台的结构简化模型大客车三自由度综合试验台主要是用来模拟实际路况下车辆的运动姿态，为车辆的操纵稳定性和行驶安全性的进步研究工作提供了室内再现试验环境。由于对客车操纵稳定性和平顺性产生影响的参数主要是车辆的横摇纵摇以及升沉运动，所以在考虑试验台的结构时以能实现车辆横摇纵摇以及升沉运动为主。以下就本课题提出的三自由度综合试验台的结构进行简化并作必要的机构学方面的验证。我们将上文中最终确定的方案三进行结构简化，即在保证其总体功能符合要求和稳定性不变的基础上，将方案三的结构形式简化为如图所示的结构简化模型。图三自由度综合试验台结构模型从图可以看出，将该试验台的简化成由个上运动平台三个三自由度球形铰链三个液压缸个单自由度销轴副个两自由度的球销副和个固定底座组成的简化模型。在简化模型中，上平台与固定底座的各三个支点和分别是以为斜边的等腰直角三角形位置分布。三个液压缸中垂直固定在底座上，受球销副的制约，可在垂直于底座且穿过的平面内绕支撑点转动，同时还可沿垂直于的方向转动由于受到销轴副的限制，只能在垂直于底座且穿过的平面内绕支承点转动。上平台在三个液压缸的作用下可作沿轴的升沉运动以及绕轴轴的空间旋转运动，并且当三个液压缸各自的长度定时，可以唯确定上运动平台的空间位置。这样，图中的三自由度试验台可作轴平移和分别绕轴轴旋转三种自由度的运动。作为从六自由度机构衍生而来的三自由度驱动试验台，它在继承机构优点的同时也克服了机构的部分缺点。本课题中三自由度综合试验台的上运动平台和下固定平台的三个支承点均采用相同大小的等腰直角三角形分布。自由度的计算机构的各构件之间应具有确定的运动。为了使组合起来的构件能产生相对的运动并具有运动确定性，有必要探讨试验台机构的自由度和机构具有确定运动的条件。机构自由度是描述或确定个机械系统运动或位置所必须的独立参数或坐标数，实质上就是机构具有确定位置时所必须给定的独立运动参数数目。在机构中引入独立运动参数的方式，通常是使其原动件按给定的运动规律运动，所以可以认为机构的自由度数目就是机构应当具有的原动件数目。机构的自由度机构的原动件的数目以及机构的运动之间的关系为•若，机构不能运动•若且等于原动件数，则机构各构件间的相对运动是确定的。因此，机构具有确定运动的条件是机构的原动件数等于机构的自由度数•若，且大于原动件数，则构件间的运动是不确定的•若，且小于原动件数，则构件间不能运动或产生破坏。从上面的叙述中我们看出，要保证个机构有确定的运动规律必须使机构的自由度，且等于机构原动件数。由上述各铰链的约束，整个台架系统的自由度为，刚好具有绕和轴两个转动自由度和沿轴的平动自由度。在方案二中，试验台由底座上平台支承杆导杆滑套和液压缸等组成。这种结构限制了平台只能有个自由度，分别是沿垂直于轴的上下移动以及沿水平面轴的两个转动。事实上，该平台在水平方向上有有限度的位移，它是由于支承杆的摆动引起的。对于三个液压缸进行独立的位置控制，可以唯地确定平台的位置。图台架布置方案二图台架布置方案三在方案三中，上下平台由六个液压缸分三组形成三角形支架的形式进行连接，六个液压缸与上平台间的连接均为球铰链连接，与下平台问为虎克铰连接，考虑到上平台的稳定性，特意将组液压缸形成的三角形所在的平面布置成与另两组液压缸形成的三角形所在平面相垂直的布置形式，这样可以形成稳定的三角支架结构，可以防止台架的失稳倾倒，限制台架的多自由度，使台架具有三个方向的自由度。可选方案的分析及比较大客车三自由度综合试验台商用车辆运输环境试验台的三个可选方案是根据欲搭建台架所要展开的试验项目要求及目前台架组成部分技术成熟性及长远的发展来考虑的。下面将分析比较上述四种方案，确定最理想的台架方案。方案中五个液压缸呈平行并联方式布置，其中液压缸底部与底座为固定连接，且限制活塞杆与缸筒之间的相对转动，这样就保证了台架的横向和纵向的稳定性，防止台架失稳倾倒。同时，控制其它四个液压缸就可以实现平台的横向纵向的摇摆运动。在进行汽车侧翻及高台跌落试验时，必须要以通过上平台上点见图沿方向的纵向轴线为翻转基准线进行侧翻试验，而不能以通过点或其它任何点通过点的纵向轴线上的点除外。因为液压缸的底部处为固定连接，即液压缸不能在空间以为基点进行旋转运动。而以点为纵向轴线的通过点进行侧翻时，点就会下降，这样就保证不了车辆在高度跌落的要求。所以，应要求液压缸和应有足够的行程，以便使以点为翻转轴线侧翻时，点处的车轮高度能达到。再者，在本方案中，整个台架的侧向稳定性均由液压缸的缸体来承担，所以对于台架的要求静态承载，再加上台架本身的重量，缸体承受很大的剪切力以及变形，这会造成缸体的破坏。方案二中，为具有三个自由度的上平台，为底座，为液压缸，为具有三角稳定结构的支承杆，为十字铰链，为导杆，为滑套。整个机构在支承杆的约束下，当三个液压缸按预定输入时，平台就可以产生绕轴的转动以及沿轴的平动。对三个液压缸进行独立的位置控制，可以唯地确定平台的位置。方案二中台架布置结构简单，容易控制，且具有较好的稳定性。但这种台架只适合于被测试对象为小型或中型重量的物体，例如这种台架可用来在室内模拟船舰在强烈风浪下的海上环境，实验人员坐在个放置在平台上的模拟的船舱内，感受模拟风浪作用，以便研究人员的身体反应以及抗眩晕研究。但是这种平台对于重量大的客车来说，其承载稳定性和安全性有待进步的提高。如果将此台架结构应用于本试验台的设计方案，那么由于台架的长度较大上平台长为承载量大等因素，支承杆的直径就很大，这样导致在支架本身重量加大，这将会导致整个机构的响应即滑套相对于滑杆的相对滑动速度变得缓慢，并且导致三个液压缸的承载能力过大，即液压缸除要承受被测试车辆台架本身外，还要承受支承杆天津工程机械研究所研究了大型重载高精度的摇摆试验台，是集机电液仪表计算机于体的大型高精度模拟试验系统，可以模拟纵横向的摇摆运动，摇摆台由机械台体液压系统电控系统测量系统和安全保护系统等组成。年，中国电子科技集团公司第十四研究所设计了三自由度精密转台，此转台为微波暗室远场人线的高精度转台，具有多自由度运动。作为测试设备，具有轴系精度定位精度和测角精度高的优点。国内对于汽车侧翻试验台的研究和开发主要依据国家标准汽车静侧翻稳定性台架试验方法及客车上部结构强度的规定的基础上进行的整车侧翻及侧倾试验台的研究和开发。襄樊国家汽车检验中心侧翻试验台是年修建成的新型试验设备。年月日，安凯汽车公司在湖北襄樊实车碰撞试验基地进行了型客车的行业国内首次侧翻试验，如图.所示。试验结果表明，安凯牌中型客车车身长米在与地面倾斜度的角度时才翻转落地，标志着中国客车安全设计技术达到世界水平。由中国汽车工程研究院有限公司研制开发的型整车侧倾实验室可进行汽车质量参数的测量质心高度的测量侧倾角的测量，该试验台的技术指标见表.。表.型汽车侧倾试验台的技术指标称重精确度举升重量侧倾角度范围准确度.度.度山东交院运达设备公司开发的机动车侧倾静侧翻试验台如图.所示，其主要功能有图安凯客车国内首次侧翻试验图山东交院运达公司侧翻试验台.测定轮式车辆的侧翻稳定角和最大侧翻稳定角.测定轮式车辆的质心三维坐标次可测得组参数.测定轮式车辆的轮质量轴质量和轴负荷率.测定轮式车辆在侧倾状态下车轮对其支承平面的法向载荷.用于悬架刚度等与法向力侧倾角有关的扩展试验的研究国内外三自由度平台的发展趋势从国外三自由度试验台的研究现状及其发展趋势来看，模块化总线化标准化是其发展的趋势，这有利于试验台的研制使用维护和发展。从负载的变化使得伺服系统由电驱动过渡到电液驱动，