CN105466662B - 一种风洞攻角调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风洞攻角调整装置，所述风洞攻角调整装置包括：X轴移动机构、Y轴移动机构、偏航角调节机构、俯仰角调节机构，通过设置X轴移动机构、Y轴移动机构、偏航角调节机构、俯仰角调节机构，从而实现四个自由度的调整，在有限的试验段空间内采用电机搭载于弯刀板上随模型支杆一起回转运动的方式大大增加了俯仰角的调整范围，本机构的俯仰角调整范围为‑10°～40°相较于传统方式提高了近10°，丰富了攻角机构的调整姿态，大大增加了攻角机构整体的调整范围，解决了现有技术中风洞攻角机构在有限空间内攻角范围狭小，且攻角机构的姿态调整范围有限的技术问题。

Description

一种风洞攻角调整装置

技术领域

本发明涉及航天航空技术领域，尤其涉及一种风洞攻角调整装置。

背景技术

目前现有的风洞攻角机构大多自由度都在三自由度及以下，在有限空间内攻角范围狭小，精度也比较低，攻角机构的姿态调整范围有限。随着我国航天航空事业的迅猛发展，适用于大型风洞试验、可变范围大、自由度多，精度等级高，结构强度安全系数高的攻角机构亟待发展。

发明内容

本申请提供一种风洞攻角调整装置，解决了现有技术中风洞攻角机构在有限空间内攻角范围狭小，且攻角机构的姿态调整范围有限的技术问题。

本申请提供一种风洞攻角调整装置，所述风洞攻角调整装置包括：

X轴移动机构，包括底座一、相对地设置于所述底座一上的两直线导轨一、设置于所述底座一上的丝杆副一、电机一、连接所述电机一和所述丝杆副一的齿轮副一，所述电机一通过所述齿轮副一带动所述丝杆副一动作，以在所述底座一上沿所述直线导轨一移动；

Y轴移动机构，固定于所述X轴移动机构上，包括底座二、相对地设置于所述底座二上的两直线导轨二、设置于所述底座二上的丝杆副二、电机二、连接所述电机二和所述丝杆副二的齿轮副二，所述电机二通过所述齿轮副二带动所述丝杆副二动作，以在所述底座二上沿所述两直线导轨二移动，其中，所述直线导轨二与所述直线导轨一垂直；

偏航角调节机构，固定于所述Y轴移动机构上，包括底座三、平行设置于所述底座三上的两弧形导轨一、设置于所述底座三上的齿轮副三、电机三、连接所述电机三和所述齿轮副三的减速器三，所述电机三通过所述减速器三带动齿轮副三动作，以在所述底座三上沿所述弧形导轨一移动，调整偏航角；

俯仰角调节机构，固定于所述偏航角调节机构上，包括弯刀底座、固定于所述弯道底座上的弯刀板、设置于所述弯刀板的相背的表面上的两弧形导轨二、电机安装箱、设置于所述电机安装箱和所述弯刀板之间的齿轮副四、固定于所述电机安装箱上的电机四、连接所述电机四和所述齿轮副四的减速器四、固定于所述电机安装箱上的模型支撑杆，所述电机四通过所述减速器四带动所述齿轮副四动作，以在所述弯刀板上沿所述弧形导轨二移动，调整俯仰角度；

其中，所述弧形导轨二所在的平面与所述弧形导轨一所在的平面垂直。

优选地，所述减速器三为行星减速器。

优选地，所述减速器四具体为涡轮蜗杆减速器。

优选地，所述风洞攻角调整装置还包括第一锁紧机构，所述第一锁紧机构包括锁紧压板、相对设置的两锁紧座、分别固定于所述两锁紧座上的两支杆、连接所述两支杆的一端的液压缸、分别设置于所述两支杆的另一端的摩擦座，所述锁紧座固定于所述底座二上，所述锁紧压板固定于所述底座一上；

当需要锁紧时，将所述锁紧压板设置于所述两摩擦座之间，所述液压缸作动，所述两支杆之间的距离减小，所述两摩擦座夹紧所述锁紧压板，以将所述X轴移动机构和所述Y轴移动机构相对固定。

优选地，所述风洞攻角调整装置还包括第二锁紧机构，所述第二锁紧机构包括锁紧压板、相对设置的两锁紧座、分别固定于所述两锁紧座上的两支杆、连接所述两支杆的一端的液压缸、分别设置于所述两支杆的另一端的摩擦座，所述锁紧座固定于所述底座三上，所述锁紧压板固定于所述底座二上；

当需要锁紧时，将所述锁紧压板设置于所述两摩擦座之间，所述液压缸作动，所述两支杆之间的距离减小，所述两摩擦座夹紧所述锁紧压板，以将所述偏航角调节机构和所述Y轴移动机构相对固定。

优选地，所述风洞攻角调整装置还包括第二锁紧机构，所述第二锁紧机构包括锁紧压板、相对设置的两锁紧座、分别固定于所述两锁紧座上的两支杆、连接所述两支杆的一端的液压缸、分别设置于所述两支杆的另一端的摩擦座，所述锁紧座固定于所述弯刀底座上，所述锁紧压板固定于所述底座三上；

当需要锁紧时，将所述锁紧压板设置于所述两摩擦座之间，所述液压缸作动，所述两支杆之间的距离减小，所述两摩擦座夹紧所述锁紧压板，以将所述偏航角调节机构和所述弯刀底座相对固定。

优选地，所述两摩擦座上分别设置有摩擦片。

优选地，所述仰角调节机构还包括销轴，所述弯刀板和电机安装箱上开设有定位孔，在所述模型支撑杆的位置调整到所需要的位置时，所述销轴穿过所述弯刀板和电机安装箱上开设有定位孔，以将所述弯刀板和电机安装箱固定。

本申请有益效果如下：

上述风洞攻角调整装置通过设置X轴移动机构、Y轴移动机构、偏航角调节机构、俯仰角调节机构，从而实现四个自由度的调整，在有限的试验段空间内采用电机搭载于弯刀板上随模型支杆一起回转运动的方式大大增加了俯仰角的调整范围，本机构的俯仰角调整范围为-10°～40°相较于传统方式提高了近10°，丰富了攻角机构的调整姿态，大大增加了攻角机构整体的调整范围，解决了现有技术中风洞攻角机构在有限空间内攻角范围狭小，且攻角机构的姿态调整范围有限的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请较佳实施方式一种风洞攻角调整装置的主视图；

图2为图1中风洞攻角调整装置的俯视图；

图3为图1中风洞攻角调整装置的左视图；

图4为图1中风洞攻角调整装置的A-A剖面示意图；

图5为图2中风洞攻角调整装置的B-B剖面示意图；

图6为图2中风洞攻角调整装置的C-C剖面示意图；

图7为图1中风洞攻角调整装置的锁紧机构的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种风洞攻角调整装置，解决了现有技术中风洞攻角机构在有限空间内攻角范围狭小，且攻角机构的姿态调整范围有限的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种风洞攻角调整装置，所述风洞攻角调整装置包括：

X轴移动机构，包括底座一、相对地设置于所述底座一上的两直线导轨一、设置于所述底座一上的丝杆副一、电机一、连接所述电机一和所述丝杆副一的齿轮副一，所述电机一通过所述齿轮副一带动所述丝杆副一动作，以在所述底座一上沿所述直线导轨一移动；

Y轴移动机构，固定于所述X轴移动机构上，包括底座二、相对地设置于所述底座二上的两直线导轨二、设置于所述底座二上的丝杆副二、电机二、连接所述电机二和所述丝杆副二的齿轮副二，所述电机二通过所述齿轮副二带动所述丝杆副二动作，以在所述底座二上沿所述两直线导轨二移动，其中，所述直线导轨二与所述直线导轨一垂直；

偏航角调节机构，固定于所述Y轴移动机构上，包括底座三、平行设置于所述底座三上的两弧形导轨一、设置于所述底座三上的齿轮副三、电机三、连接所述电机三和所述齿轮副三的减速器三，所述电机三通过所述减速器三带动齿轮副三动作，以在所述底座三上沿所述弧形导轨一移动，调整偏航角；

俯仰角调节机构，固定于所述偏航角调节机构上，包括弯刀底座、固定于所述弯道底座上的弯刀板、设置于所述弯刀板的相背的表面上的两弧形导轨二、电机安装箱、设置于所述电机安装箱和所述弯刀板之间的齿轮副四、固定于所述电机安装箱上的电机四、连接所述电机四和所述齿轮副四的减速器四、固定于所述电机安装箱上的模型支撑杆，所述电机四通过所述减速器四带动所述齿轮副四动作，以在所述弯刀板上沿所述弧形导轨二移动，调整俯仰角度；

其中，所述弧形导轨二所在的平面与所述弧形导轨一所在的平面垂直。

上述风洞攻角调整装置通过设置X轴移动机构、Y轴移动机构、偏航角调节机构、俯仰角调节机构，从而实现四个自由度的调整，在有限的试验段空间内采用电机搭载于弯刀板上随模型支杆一起回转运动的方式大大增加了俯仰角的调整范围，本机构的俯仰角调整范围为-10°～40°相较于传统方式提高了近10°，丰富了攻角机构的调整姿态，大大增加了攻角机构整体的调整范围，解决了现有技术中风洞攻角机构在有限空间内攻角范围狭小，且攻角机构的姿态调整范围有限的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为了解决现有技术中风洞攻角机构在有限空间内攻角范围狭小，且攻角机构的姿态调整范围有限的技术问题，本申请提供一种风洞攻角调整装置。如图1-图3所示，所述的风洞攻角调整装置包括：X轴移动机构2、Y轴移动机构3、偏航角调节机构4、俯仰角调节机构1以及锁紧机构5。所述X轴移动机构2、Y轴移动机构3、偏航角调节机构4、俯仰角调节机构1依次从下往上层叠布置。

同时参阅图5，所述X轴移动机构2包括底座一9、两直线导轨一33、丝杆副一10、齿轮副一12、电机一11。两直线导轨一33相对设置在底座一9上。所述电机一11与齿轮副一12连接，齿轮副12固定于所述丝杆副一10上，在所述电机一11启动时，驱动所述齿轮副一12转动，从而带动所述丝杆副一10转动，丝杠副一10将螺旋传动转化为横向移动，以此实现在底座一9沿X轴的横向运动。

同时参阅图6，Y轴移动机构3位于所述X轴移动机构2上。所述的Y轴移动机构3包括底座二15、两直线导轨二32、丝杆副二16、齿轮副二14、电机二13。两直线导轨副二32相对设置在底座二15上。电机二13与齿轮副二14连接，齿轮副二14固定于丝杆副二16上，在所述电机二13启动时，驱动所述齿轮副二14转动，从而带动所述丝杆副二16转动，丝杆副二16将螺旋传动转化为横向移动，以此实现在底座二15沿Y轴的横向运动。所述直线导轨二与所述直线导轨一垂直。

所述偏航角调节机构4包括底座三36、两弧形导轨一20、齿轮副三18、行星减速器35、电机三17。所述两弧形导轨一20并列设置于所述底座三36上，所述齿轮副三18设置于所述弧形导轨一20上，与所述行星减速器35连接，所述行星减速器35与所述电机三17连接。在所述电机三17启动时，驱动所述行星减速器35转动，带动所述齿轮副三18作动，以实现在底座三36上弧形回转运动。

同时参阅图4，所述俯仰角调节机构1包括弯刀底座19、弯刀板8、两弧形导轨二28、减速器34、电机四21、电机安装箱22、模型支撑杆7和齿轮副四37。所述弯刀底座固定于所述齿轮副三18上，所述弯刀板8固定于所述弯刀底座19上，所述两弧形导轨二28设置在弯刀板8两侧，齿轮副四37设置在弯刀板8上，电机四21固定于所述电机安装箱22内，所述电机安装箱22挂载于弯刀板8上，减速器34与所述电机四21连接，模型支撑杆7固定于电机安装箱22上。具体地，所述减速器34具体为涡轮蜗杆减速器34。在所述电机四21启动时，通过所述减速器34减速后驱动所述齿轮副四37，以实现模型支撑杆7以及电机四21沿弧形导轨二28在弯刀板8上的回转运动。所述仰角调节机构1还包括销轴23，所述弯刀板8和电机安装箱22上开设有定位孔，在所述模型支撑杆7的位置调整到所需要的位置时，销轴23穿过所述弯刀板8和电机安装箱22上开设有定位孔，以将所述弯刀板8和电机安装箱22相对固定。其中，所述弧形导轨二所在的平面与所述弧形导轨一所在的平面垂直。

同时参阅图7，所述锁紧机构5包括锁紧压板27、相对设置的两锁紧座24、摩擦座25、分别固定于所述两锁紧座24上的两支杆29、连接所述两支杆29的一端的液压缸31、分别设置于所述两支杆29的另一端的摩擦座25。在锁紧机构5用于锁紧两个器件的相对位置时，锁紧压板27固定于两个器件中的一个上，锁紧座24固定于另一个器件上，当需要锁紧时，将两摩擦座25分设于所述锁紧压板27的相对两侧，液压缸31作动，活塞杆收缩回液压缸31内，所述两支杆29之间的距离减小，两摩擦座25夹紧所述锁紧压板27，实现两个器件间的相对位置固定。具体地，为了减小所述两摩擦座25和所述锁紧压板27之间的摩擦损耗，所述两摩擦座25还分别设置有摩擦片26。

在本实施方式中，所述锁紧机构5的数目为三个，其中第一个锁紧机构5的锁紧压板27固定在底座一9上，锁紧座24固定于所述底座二15上；第二个锁紧机构的锁紧压板27固定在底座二15上，锁紧座24固定于所述底座三36；第三个锁紧机构的锁紧压板27固定在底座三36上，锁紧座24固定于弯刀底座19上。

使用时，该设备初始位置为风洞试验场的零点位置，控制所述电机一11启动，驱动所述齿轮副一12转动，从而带动所述丝杆副一10转动，丝杠副一10将螺旋传动转化为横向移动，以此实现在底座一9沿X轴的横向运动；控制所述电机二13启动，驱动所述齿轮副二14转动，从而带动所述丝杆副二16转动，丝杆副二16将螺旋传动转化为横向移动，以此实现在底座二15沿Y轴的横向运动；控制所述电机三17启动，驱动所述行星减速器35转动，带动所述齿轮副三18作动，以实现在底座三36上弧形回转运动；控制所述电机四21启动，通过所述减速器34减速后驱动所述齿轮副四37，以实现模型支撑杆7以及电机四21沿弧形导轨二28在弯刀板8上的回转运动，从而实现四个自由度的调整，在有限的试验段空间内采用电机搭载于弯刀板上随模型支杆一起回转运动的方式大大增加了俯仰角的调整范围，本机构的俯仰角调整范围为-10°～40°相较于传统方式提高了近10°，丰富了攻角机构的调整姿态，大大增加了攻角机构整体的调整范围，解决了现有技术中风洞攻角机构在有限空间内攻角范围狭小，且攻角机构的姿态调整范围有限的技术问题。

另外，四自由度均采用高精度的传动方式大大提高了攻角机构姿态调整精度。本机构可控制横向移动精度范围在±0.1mm内，回转运动精度范围在±3`内。

各运动轴相互独立，互不干涉，X轴横向移动机构2、Y轴横向移动机构3、偏航角调节机构4分别由搭载于各运动底座部位的液压锁紧机构实现锁紧。

结构紧凑，布置合理，在用料方面均采用的是高强度结构钢锻件，在高马赫数、高焓的高能脉冲风洞场内依然有很高的安全系数。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种风洞攻角调整装置，其特征在于，所述风洞攻角调整装置包括：

X轴移动机构，包括底座一、相对地设置于所述底座一上的两直线导轨一、设置于所述底座一上的丝杆副一、电机一、连接所述电机一和所述丝杆副一的齿轮副一，所述电机一通过所述齿轮副一带动所述丝杆副一动作，以在所述底座一上沿所述直线导轨一移动；

Y轴移动机构，固定于所述X轴移动机构上，包括底座二、相对地设置于所述底座二上的两直线导轨二、设置于所述底座二上的丝杆副二、电机二、连接所述电机二和所述丝杆副二的齿轮副二，所述电机二通过所述齿轮副二带动所述丝杆副二动作，以在所述底座二上沿所述两直线导轨二移动，其中，所述直线导轨二与所述直线导轨一垂直；

偏航角调节机构，固定于所述Y轴移动机构上，包括底座三、平行设置于所述底座三上的两弧形导轨一、设置于所述底座三上的齿轮副三、电机三、连接所述电机三和所述齿轮副三的减速器三，所述电机三通过所述减速器三带动齿轮副三动作，以在所述底座三上沿所述弧形导轨一移动，调整偏航角；

俯仰角调节机构，固定于所述偏航角调节机构上，包括弯刀底座、固定于所述弯刀底座上的弯刀板、设置于所述弯刀板的相背的表面上的两弧形导轨二、电机安装箱、设置于所述电机安装箱和所述弯刀板之间的齿轮副四、固定于所述电机安装箱上的电机四、连接所述电机四和所述齿轮副四的减速器四、固定于所述电机安装箱上的模型支撑杆，所述电机四通过所述减速器四带动所述齿轮副四动作，以在所述弯刀板上沿所述弧形导轨二移动，调整俯仰角度；

其中，所述弧形导轨二所在的平面与所述弧形导轨一所在的平面垂直。

2.如权利要求1所述的风洞攻角调整装置，其特征在于，所述减速器三为行星减速器。

3.如权利要求1所述的风洞攻角调整装置，其特征在于，所述减速器四具体为涡轮蜗杆减速器。

4.如权利要求1所述的风洞攻角调整装置，其特征在于，所述风洞攻角调整装置还包括第一锁紧机构，所述第一锁紧机构包括锁紧压板、相对设置的两锁紧座、分别固定于所述两锁紧座上的两支杆、连接所述两支杆的一端的液压缸、分别设置于所述两支杆的另一端的两摩擦座，所述锁紧座固定于所述底座二上，所述锁紧压板固定于所述底座一上；

当需要锁紧时，将所述锁紧压板设置于所述两摩擦座之间，所述液压缸作动，所述两支杆之间的距离减小，所述两摩擦座夹紧所述锁紧压板，以将所述X轴移动机构和所述Y轴移动机构相对固定。

5.如权利要求1所述的风洞攻角调整装置，其特征在于，所述风洞攻角调整装置还包括第二锁紧机构，所述第二锁紧机构包括锁紧压板、相对设置的两锁紧座、分别固定于所述两锁紧座上的两支杆、连接所述两支杆的一端的液压缸、分别设置于所述两支杆的另一端的两摩擦座，所述锁紧座固定于所述底座三上，所述锁紧压板固定于所述底座二上；

当需要锁紧时，将所述锁紧压板设置于所述两摩擦座之间，所述液压缸作动，所述两支杆之间的距离减小，所述两摩擦座夹紧所述锁紧压板，以将所述偏航角调节机构和所述Y轴移动机构相对固定。

6.如权利要求1所述的风洞攻角调整装置，其特征在于，所述风洞攻角调整装置还包括第二锁紧机构，所述第二锁紧机构包括锁紧压板、相对设置的两锁紧座、分别固定于所述两锁紧座上的两支杆、连接所述两支杆的一端的液压缸、分别设置于所述两支杆的另一端的两摩擦座，所述锁紧座固定于所述弯刀底座上，所述锁紧压板固定于所述底座三上；

当需要锁紧时，将所述锁紧压板设置于所述两摩擦座之间，所述液压缸作动，所述两支杆之间的距离减小，所述两摩擦座夹紧所述锁紧压板，以将所述偏航角调节机构和所述弯刀底座相对固定。

7.如权利要求4-6中任一权利要求所述的风洞攻角调整装置，其特征在于，所述两摩擦座上分别设置有摩擦片。

8.如权利要求1所述的风洞攻角调整装置，其特征在于，所述俯仰角调节机构还包括销轴，所述弯刀板和电机安装箱上开设有定位孔，在所述模型支撑杆的位置调整到所需要的位置时，所述销轴穿过所述弯刀板和电机安装箱上开设有定位孔，以将所述弯刀板和电机安装箱固定。