CN102175419A - 大载荷腹撑机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大载荷腹撑机构，主要是用于大型风洞试验的大载荷模型的腹部支撑测力机构。为满足在大型风洞中大载荷试验条件下进行模型腹部支撑形式的测力试验要求，给出发明技术方案：在外式天平[16]上安装腹撑机构，伺服电机[15]与谐波减速器[14]立式安装，下支杆基体[6]为安装基体，连轴器[13]连接谐波减速器[14]和滚珠丝杠[7]，整体提篮式滑杆[8]和滚珠丝母[9]配合连接，套装在滚珠丝杠[7]上，整体提篮式滑杆[8]的直杆伸出下支杆基体[6]，并通过连杆[5]连接模型托板[2]，驱动模型托板[2]绕主销轴[3]转动，镜像支杆[1]结构对称安装。减小机构的尺寸和零部件的数量，使机构具有更好的刚强度。

Description

大载荷腹撑机构

一、技术领域

本发明涉及大载荷腹撑机构，主要是用于大型风洞试验的大载荷模型的腹部支撑测力机构。

二、背景技术

在大尺寸、大载荷的风洞中，进行模型腹部支撑形式的测力试验时，必须解决机构在大载荷的试验条件下刚强度与阻塞度的关系问题。为满足刚强度要求，使用一般的支杆形式必然导致机构的尺寸过大，导致机构在风洞中的阻塞度相应增大，影响试验效果。为了取得满意的试验结果，采用模块化设计，降低机构的复杂度，实现平衡刚强度与阻塞度的关系问题。

三、发明内容

本发明的发明目的在于提供一种大载荷腹撑机构，满足在大型风洞中大载荷试验条件下进行模型腹部支撑形式的测力试验要求。

本发明的技术方案是：在外式天平上安装腹撑机构，伺服电机与谐波减速器连接立式安装放置在外式天平的中心孔内，下支杆基体为腹撑机构的安装基体，连轴器一端连接谐波减速器，连轴器另一端连接滚珠丝杠，并安置在下支杆基体内，滚珠丝杠通过下部的深沟球轴承和双向推力球轴承得到定位和承载，整体提篮式滑杆和滚珠丝母配合连接，套装在滚珠丝杠上，限位撞块安装在整体提篮式滑杆上，整体提篮式滑杆的直杆伸出下支杆基体，并与连杆连接，连杆连接模型托板，驱动模型托板绕主销轴转动，镜像支杆和上支杆为对称结构，上支杆安装在下支杆基体上，镜像支杆以模型托板为对称面，镜像支杆结构对称安装。

本发明的大载荷腹撑机构采用纵式布局，伺服电机立式安装、谐波减速器立式安装，滚珠丝杠与谐波减速器采用连轴器连接。由伺服电机驱动谐波减速器，谐波减速器带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠将旋转运动转化成滚珠丝母的直线运动，滚珠丝母及整体提篮式的滑杆驱动连杆运动，最终连杆驱动与模型连接的模型托板实现绕主销轴的旋转运动。减小大载荷腹撑机构的尺寸，减少机构零部件的数量，使机构具有更好的刚强度。

本发明的大载荷腹撑机构采用整体提篮式的滑杆连接滚珠丝母和连杆，由于滚珠丝杠驱动的滚珠丝母，滚珠丝母承担滑块的角色，减小连杆的运动幅度，提高机构的刚强度。

整体提篮式的滑杆是从下支杆的下部向上穿入安装的，只需另开很小的工艺安装槽，从而避免了分体滑杆过大的安装工艺孔槽降低机构刚强度的问题。

四、附图说明

图1为本发明整体及与外式天平的安装连接示意图；

图2为图1的A向视图；

图3机构滑杆、直线轴承部分的局部放大图；

图4为图3的C-C剖视图。

其中：1是镜像支杆、2是模型托板、3是主销轴、4是上支杆、5是连杆、6是下支杆基体、7是滚珠丝杠、8是整体提篮式滑杆、9是滚珠丝母、10是限位撞块、11是深沟球轴承、12是双向推力球轴承、13是连轴器、14是谐波减速器、15是伺服电机、16是外式天平、17是限位滑片、18是紧定螺钉、19是限位滑块、20是微动开关、21是直线轴承、22是滚针轴承、23是连接块、24是直线导轨。

五、具体实施方式

结合附图，给出如下具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的说明。

大载荷腹撑机构，在外式天平[16]上安装腹撑机构，伺服电机[15]与谐波减速器[14]连接立式安装放置在外式天平[16]的中心孔内，下支杆基体[6]为腹撑机构的安装基体，连轴器[13]一端连接谐波减速器[14]，连轴器[13]另一端连接滚珠丝杠[7]，并安置在下支杆基体[6]内，滚珠丝杠[7]通过下部的深沟球轴承[11]和双向推力球轴承[12]得到定位和承载，整体提篮式滑杆[8]和滚珠丝母[9]配合连接，套装在滚珠丝杠[7]上，限位撞块[10]安装在整体提篮式滑杆[8]上，整体提篮式滑杆[8]的直杆伸出下支杆基体[6]，并与连杆[5]连接，连杆[5]连接模型托板[2]，驱动模型托板[2]绕主销轴[3]转动，镜像支杆[1]和上支杆[4]为对称结构，上支杆[4]安装在下支杆基体[6]上，镜像支杆[1]以模型托板[2]为对称面，镜像支杆[1]结构对称安装。

如图1所示，腹撑机构安装在外式天平[16]上，谐波减速器[14]和伺服电机[15]放置在外式天平[16]的中心孔内。下支杆基体[6]为主要部件的安装基体。连轴器[13]通过普通平键连接谐波减速器[14]和滚珠丝杠[7]。滚珠丝杠[7]通过下部的深沟球轴承[11]和双向推力球轴承[12]定位、承载，整体提篮式滑杆[8]和滚珠丝母[9]使用内六角螺钉连接。限位撞块[10]使用螺钉与整体提篮式滑杆[8]连接。机构运动时连杆[5]驱动连接模型的模型托板[2]绕主销轴[3]旋转运动，从而实现模型的攻角变化。镜像支杆[1]和上支杆[4]为对称结构，满足两步法的试验要求。

如图2所示，微动开关[20]安装在限位滑块[19]上，限位滑块[19]可在限位滑片[17]上自由滑动，确定上下限位置后，可用紧定螺钉[18]将限位滑块[19]固定。

如图3所示，直线轴承[21]起到承受滑杆[8]的径向载荷的作用，滚珠丝杠[7]的上部利用尺寸小、载荷较大滚针轴承[22]定位、承载。

如图4所示，滑杆[8]与连杆[5]的连接部装有直线导轨[24]来起到直线导向和承载作用，滑杆[8]与直线导轨滑块的连接利用了异型的连接块[23]。

本大载荷腹撑机构为非线性机构在试验前需提前标定出模型托板旋转特定角度，相应的需要给伺服电机[15]输入的脉冲数，使试验时能获得准确的试验角度。对于一些未标定的特殊角度，可采用插值法通过软件计算出机构输出该角度伺服电机所需要的脉冲数。事前标定虽然较费时间，但通过标定，在过程中可获得精确的角度输出。

本机构可以实现模型±40°的攻角变化。本机构采用了带偏心距的曲柄滑块机构形式，机构的运动过程为由伺服电机[15]驱动谐波减速器[14]，减速器[14]带动丝母[9]带预压的滚珠丝杠[7]旋转，丝杠[7]将旋转运动转化成滚珠丝母[9]的直线运动，丝母[9]及滑杆[8]驱动连杆[5]运动，最终连杆[5]驱动与模型连接的模型托板[2]实现绕主销轴的旋转运动。其中，由滚珠丝杠[7]驱动的滚珠丝母[9]承担滑块的角色，为提高机构的刚强度，同时减小连杆[5]的运动幅度，采用整体提篮式滑杆[8]连接滚珠丝母[9]和连杆[5]。为减少机构零部件的数量同时使机构具有更好的刚强度，整体提篮式滑杆[8]是从下支杆基体[6]的下部向上穿入安装的，只需另开很小的工艺安装槽，从而避免了分体滑杆过大的安装工艺孔槽降低机构刚强度的问题。为减小机构的尺寸，机构的大多数零部件采用纵式布局：伺服电机[15]立式安装、谐波减速器[14]立式安装，丝杠[7]与减速器[14]采用连轴器[13]连接。

为保证滑杆[8]在大载荷条件下仍能精确沿直线运动，在滑杆[8]的中部采用直线轴承[21]承受径向载荷，在滑杆[8]与连杆[5]的连接处采用高精度大载荷的直线导轨[24]起承载和导向作用。

机构的限位是由连接在滑杆[8]上的限位撞块[10]触碰可在限位滑片[17]随意滑动的限位滑块[19]上安装的微动开关[20]来实现的。上下限位置的调节通过调节限位滑块[19]来实现，调节好位置后旋紧限位滑块[19]上的紧定螺钉[18]，使上下限位置固定。将限位撞块[10]改成倒T型可实现上下限的两级限位。

机构的各销轴均采取表面硬化工艺，各销孔配合面内侧直角边均采用倒圆角工艺，避免了在大模型大载荷条件下模型的高频震动产生的销轴“咬死”现象。

本机构适用于应用外式天平的两步法试验技术，电机和减速器安放于天平大中心孔内，最大效果上节省了空间。

本发明能够在常压和增压的风速下可以安全运行，机构最大变形2mm，保证了腹撑试验数据的可靠性。

Claims (1)

1.大载荷腹撑机构，其特征在于：在外式天平[16]上安装腹撑机构，伺服电机[15]与谐波减速器[14]连接立式安装放置在外式天平[16]的中心孔内，下支杆基体[6]为腹撑机构的安装基体，连轴器[13]一端连接谐波减速器[14]，连轴器[13]另一端连接滚珠丝杠[7]，并安置在下支杆基体[6]内，滚珠丝杠[7]通过下部的深沟球轴承[11]和双向推力球轴承[12]得到定位和承载，整体提篮式滑杆[8]和滚珠丝母[9]配合连接，套装在滚珠丝杠[7]上，限位撞块[10]安装在整体提篮式滑杆[8]上，整体式提篮滑杆[8]的直杆伸出下支杆基体[6]，并与连杆[5]连接，连杆[5]连接模型托板[2]，驱动模型托板[2]绕主销轴[3]转动，镜像支杆[1]和上支杆[4]为对称结构，上支杆[4]安装在下支杆基体[6]上，镜像支杆[1]以模型托板[2]为对称面，镜像支杆[1]结构对称安装。

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