CN102998082A - 一种用于风洞动导数俯仰振动试验的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，本发明的装置由支撑机构、平行双曲柄机构和限位检测模块组成，支撑机构是装置安装的基体；平行双曲柄机构完成俯仰正弦振动运动的实现及传递；限位检测模块为机构转动超程提供报警。在本发明中设定振动频率、振幅后，由伺服电机输出特定振动曲线后，通过安装在支撑机构上的平行双曲柄机构实现驱动飞行器模型做俯仰振动，再此过程中限位检测模块为机构提供限位保护功能。

Description

一种用于风洞动导数俯仰振动试验的装置

技术领域

本发明属于试验装置技术领域，具体涉及一种用于风洞动导数俯仰振动试验的装置。

背景技术

动导数（动稳定性导数）是当试验模型（以下称模型）转动或平移时，气动力和力矩对模型姿态参数时间变化率的导数。动导数俯仰振动试验是用于测量模型在做俯仰振动时的动导数。对动导数的研究具有巨大的社会意义和经济效益。动导数的测量传统方法是采用自由振动法，即将模型利用弹性元件支撑在风洞中构成一个弹性系统，试验时给模型一个初始扰动，模型在弹性力和气动力的作用下做自由衰减振动。在机械阻尼和气动阻尼的作用下，自由振动衰减迅速，并且振幅和频率不可控制，已不能满足当前动导数试验的需求。随着科技的发展，要求模型可实现按一定的频率、振幅的正弦振动，同时为了不影响测量精度，要求试验装置风洞阻塞率低、刚性高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于风洞动导数俯仰振动试验的装置。本发明能够解决试验振动频率、振幅不可控，风洞阻塞率高、刚性低的缺陷。实现确定频率、振幅的正弦振动。

本发明的目的是这样实现的：伺服电机驱动摇臂旋转做正弦振动，摇臂作为平行双曲柄机构的动力杆，带动安装在摇臂对边天平套筒上的模型做相同频率和振幅的正弦振动。

本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，其特点是，所述的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置包括支撑机构、平行双曲柄机构和限位检测模块。

所述的支撑机构包括机构支撑杆和座体，用于支撑平行双曲柄机构、安装限位监测模块及将整个装置连接在试验平台上；所述座体安装在机构支撑杆上，机构支撑杆一端与座体连接，另一端与试验平台连接。

所述的平行双曲柄机构包括伺服电机、行星减速机、轴套、轴承A、轴承座、隔圈A、锁紧螺母、胀紧套、摇臂、摇臂轴、隔圈B、轴承B、端盖A、端盖B、俯仰尾支杆下接头、反向螺纹套、左旋螺母、右旋螺母、俯仰尾支杆、轴承C、销轴A、端盖C、天平套筒、销轴B、轴承D、端盖D、主支杆；

其连接关系是所述行星减速机安装在座体上，行星减速机上安装伺服电机、轴套；所述轴套上安装轴承A、胀紧套、隔圈A、锁紧螺母、键；所述摇臂安装在胀紧套上，摇臂上安装摇臂轴；所述摇臂轴上安装隔圈B、轴承B、端盖A；所述俯仰尾支杆下接头上安装左旋螺母，两个同轴孔上分别安装端盖B；所述反向螺纹套上安装俯仰尾支杆下接头、俯仰尾支杆；所述俯仰尾支杆上安装右旋螺母、两个同轴孔上分别安装端盖C、轴承C；所述天平套筒上一端的两个同轴孔上分别安装销轴A，另一端的两个同轴孔上分别安装销轴B；所述主支杆安装在座体上，主支杆的两个同轴孔上分别安装端盖D和轴承D。

所述的限位检测模块用于检测机构俯仰振动过程中，是否超出允许行程范围，包括轨道圈、限位安装座A、限位安装座B、限位开关A、限位开关B、限位撞块；

其连接关系是：轨道圈安装在座体上，轨道圈上两个滑槽内分别安装限位安装座A和限位安装座B；所述限位开关A安装在限位安装座A上；所述限位开关B安装在限位安装座B上；所述限位撞块安装在轴套上。

所述的反向螺纹套用于调节平行双曲柄机构中俯仰尾支杆的同轴孔与俯仰尾支杆下接头的同轴孔之间的距离。

本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，解决了试验振动频率、振幅不可控性，风洞阻塞率高、机构对模型周围流场干扰大和机构刚性差的问题。经试验及应用证明，本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置利用伺服电机输出设定频率和振幅的正弦振动，通过平行双曲柄机构传递驱动模型运动实现了风洞内动导数俯仰振动参数的测量。

附图说明

图1是本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置的结构示意主视图；

图2是本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置的结构示意A-A剖视图；

图3是本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置的结构示意B-B剖视图；

图4是本发明的用于风洞动倒数俯仰振动试验的装置的斜视图；

图中：1.机构支撑杆    2.座体     3.伺服电机     4.行星减速机     5.轴套     6.轴承A    7.轴承座     8.隔圈A    9.锁紧螺母     10.胀紧套     11.摇臂     12.摇臂轴     13.隔圈B    14.轴承B    15.端盖A    16.端盖B    17.俯仰尾支杆下接头     18.反向螺纹套     19.左旋螺母     20.右旋螺母     21.俯仰尾支杆     22.轴承C    23.销轴A    24.端盖C    25.天平套筒     26.销轴B    27.轴承D    28.端盖D    29.主支杆     30.轨道圈     31.限位安装座A    32.限位安装座B    33.限位开关A    34.限位开关B    35.限位撞块     36.键     37.支撑机构     38.平行双曲柄机构     39.限位检测模块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步描述。

图1是本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置的结构示意主视图，图2是本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置的结构示意A-A剖视图，图3是本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置的结构示意B-B剖视图，图4是本发明的用于风洞动倒数俯仰振动试验的装置的斜视图。从图1~4中可以看出本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，包括支撑机构37、平行双曲柄机构38和限位检测模块39。

所述支撑机构37，包括机构支撑杆1和座体2，用于支撑平行双曲柄机构、安装限位监测模块及将整个装置连接在试验平台上；所述座体2安装在机构支撑杆上，机构支撑杆1一端与座体2连接，另一端与试验平台连接；

所述平行双曲柄机构38，包括伺服电机3、行星减速机4、轴套5、轴承A6、轴承座7、隔圈A8、锁紧螺母9、胀紧套10、摇臂11、摇臂轴12、隔圈B13、轴承B14、端盖A15、端盖B16、俯仰尾支杆下接头17、反向螺纹套18、左旋螺母19、右旋螺母20、俯仰尾支杆21、轴承C22、销轴A23、端盖C24、天平套筒25、销轴B26、轴承D27、端盖D28、主支杆29。其连接关系是所述行星减速机4安装在座体2上，行星减速机4上安装伺服电机3、轴套5；所述轴套5上安装轴承A6、胀紧套10、隔圈A8、锁紧螺母9、键36；所述摇臂11安装在胀紧套10上，摇臂11上安装摇臂轴12；所述摇臂轴12上安装隔圈B13、轴承B14、端盖A15；所述俯仰尾支杆下接头17上安装左旋螺母19，两个同轴孔上分别安装端盖B16；所述反向螺纹套18上安装俯仰尾支杆下接头17、俯仰尾支杆21；所述俯仰尾支杆21上安装右旋螺母20、两个同轴孔上分别安装端盖C24、轴承C22；所述天平套筒25上一端的两个同轴孔上分别安装销轴A23，另一端的两个同轴孔上分别安装销轴B26；所述主支杆29安装在座体2上，主支杆的两个同轴孔上分别安装端盖D28和轴承D27。

所述限位检测模块39，用于检测机构俯仰振动过程中，是否超出允许行程范围，包括轨道圈30、限位安装座A31、限位安装座B32、限位开关A33、限位开关B34、限位撞块35。其连接关系是：轨道圈30安装在座体2上，轨道圈30上两个滑槽内分别安装限位安装座A31和限位安装座B32；所述限位开关A33安装在限位安装座A31上；所述限位开关B34安装在限位安装座B32上；所述限位撞块35安装在轴套5上。

所述胀紧套10用于将摇臂11固定于轴套5，并传递扭矩；

所述反向螺纹套18用于调节平行双曲柄机构中俯仰尾支杆21的同轴孔与俯仰尾支杆下接头17的同轴孔之间的距离；

所述天平套筒25做为平行双曲柄机构的一边，同时用于安装模型；

所述轨道圈30的圆形壁上有2个小于180°的滑槽，用于限位安装座A31、限位安装座B32在其内滑动，来设置整个装置限位角度；

本发明的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置具有以下特点：

伺服电机3和行星减速机4的配合使用可以使机构输出高精度、振动频率和振动幅度可设置并保持稳定的正弦振动，使机构末端振动角度误差小于0.05°；

利用胀紧套10固定轴套5和摇臂11，传递之间的扭矩，节省了机构装配空间同时起到过载保护的功能；

平行双曲柄机构38，使天平套筒25与摇臂11做同步的振动运动，同时使飞行器模型与相对体积较大的座体之间有一定距离，减少机构对模型附近气流场的影响；

平行双曲柄机构38的关节处皆使用一组轴承，减少了零件之间的干摩擦，提高了装置寿命及运转速度；

限位检测模块39，巧妙的利用轴套5转动与机构同步的原理，可以为机构提供超程检测报警功能。

Claims (5)

1.一种用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，其特征在于：所述的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置包括支撑机构（37）、平行双曲柄机构（38）和限位检测模块（39）。

2.根据权利要求1所述的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，其特征在于：所述的支撑机构（37）包括机构支撑杆（1）和座体（2），用于支撑平行双曲柄机构（38）、安装限位监测模块（39）及将整个装置连接在试验平台上；所述座体（2）安装在机构支撑杆上，机构支撑杆(1)一端与座体(2)连接，另一端与试验平台连接。

3.根据权利要求1所述的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，其特征在于：所述的平行双曲柄机构（38）包括伺服电机(3)、行星减速机(4)、轴套(5)、轴承A(6)、轴承座(7)、隔圈A(8)、锁紧螺母(9)、胀紧套(10)、摇臂(11)、摇臂轴(12)、隔圈B(13)、轴承B(14)、端盖A(15)、端盖B（16）、俯仰尾支杆下接头（17）、反向螺纹套（18）、左旋螺母（19）、右旋螺母（20）、俯仰尾支杆（21）、轴承C（22）、销轴A（23）、端盖C（24）、天平套筒（25）、销轴B（26）、轴承D（27）、端盖D（28）、主支杆（29）；

其连接关系是所述行星减速机（4）安装在座体（2）上，行星减速机（4）上安装伺服电机(3)、轴套(5)；所述轴套(5)上安装轴承A(6)、胀紧套(10)、隔圈A(8)、锁紧螺母(9)、键(36)；所述摇臂(11)安装在胀紧套(10)上，摇臂(11)上安装摇臂轴(12)；所述摇臂轴(12)上安装隔圈B（13）、轴承B（14）、端盖A（15）；所述俯仰尾支杆下接头（17）上安装左旋螺母（19），两个同轴孔上分别安装端盖B（16）；所述反向螺纹套（18）上安装俯仰尾支杆下接头（17）、俯仰尾支杆（21）；所述俯仰尾支杆（21）上安装右旋螺母（20）、两个同轴孔上分别安装端盖C（24）、轴承C（22）；所述天平套筒（25）上一端的两个同轴孔上分别安装销轴A（23），另一端的两个同轴孔上分别安装销轴B（26）；所述主支杆（29）安装在座体（2）上，主支(29)杆的两个同轴孔上分别安装端盖D(28)和轴承D(27)。

4.根据权利要求1所述的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，其特征在于：所述的限位检测模块（39）用于检测机构俯仰振动过程中，是否超出允许行程范围，包括轨道圈(30)、限位安装座A(31)、限位安装座B(32)、限位开关A(33)、限位开关B(34)、限位撞块(35)；

其连接关系是：轨道圈(30)安装在座体(2)上，轨道圈(30)上两个滑槽内分别安装限位安装座A(31)和限位安装座B(32)；所述限位开关A(33)安装在限位安装座A(31)上；所述限位开关B(34)安装在限位安装座B(32)上；所述限位撞块(35)安装在轴套(5)上。

5.根据权利要求2所述的用于风洞动导数俯仰振动试验的装置，其特征在于：所述的反向螺纹套(18)用于调节平行双曲柄机构中俯仰尾支杆（21）的同轴孔与俯仰尾支杆下接头（17）的同轴孔之间的距离。

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