CN107830987A - 基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆 - Google Patents

基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆 Download PDF

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Abstract

一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆，包括前内轴、前支撑杆、第一推力轴承、第二滚针轴承、第二推力轴承、后支撑杆、后内轴、角接触球轴承和第一滚针轴承，前支撑杆与后支撑杆之间通过弯接头固定连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮组成一对锥齿轮互相传动配合，前支撑杆、弯接头和后支撑杆组成外挂物支杆的外部支撑结构，前内轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮和后内轴组成外挂物支杆的滚转运动传递结构，第一滚针轴承、第二滚针轴承、第一推力轴承、第二推力轴承和角接触球轴承安装在外部支撑结构的内腔中，本支杆具有传动精度高、传动刚度好的特点，解决了六自由度机构前端外形的气动干扰问题。

Description

基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆
技术领域
本发明属于航空气动力风洞试验技术领域，具体涉及一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆。
背景技术
捕获轨迹试验是风洞中的一种常见的特种试验，用于模拟飞行器外挂物投放后的飞行轨迹，是评估外挂物分离安全可靠性的一种试验手段。该试验一般通过六自由度机构进行。
六自由度机构是捕获轨迹风洞试验的重要装置，包含沿X、Y、Z三个坐标轴方向的平移自由度和绕X、Y、Z三个坐标轴方向的滚转自由度。六自由度机构一般采用串联机构，即六个自由度方向的运动机构依次串联叠加安装在一起，这样在运动时各自由度方向运动之间相互独立，便于控制；考虑到各个方向自由度运动的独立性和控制解耦的便利性，滚转运动一般都会被设计在六自由度机构的最前端位置，即安装外挂物的位置。
外挂物与六自由度机构通过外挂物支杆连接，外挂物支杆要求既能支撑外挂物，同时要求能够将六自由度机构的滚转运动传递至外挂物。由于离外挂物较近，传动空间和环节较少，故滚转运动一般直接采用中空电机直接驱动；这样的结构会使机构的前端位置外形尺寸较大，导致六自由度机构对外挂物的气动干扰较大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆，解决了六自由度机构前端外形的气动干扰问题。
本发明的目的是这样实现的：一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆，包括前段部分和后段部分：
所述的前段部分包括前内轴、前支撑杆、第一推力轴承、第二滚针轴承和第二推力轴承，前内轴与前支撑杆之间安装有第一推力轴承、第二推力轴承、第二滚针轴承、第二推力轴承对应设置有轴承挡圈，第二锥齿轮与前内轴的后端连接；
所述的后段部分包括后支撑杆、后内轴、角接触球轴承和第一滚针轴承，后支撑杆与后内轴之间安装有角接触球轴承和第一滚针轴承，第一锥齿轮与后内轴的前端连接；
所述的前支撑杆与后支撑杆之间通过弯接头固定连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮组成一对锥齿轮互相传动配合；
所述的前支撑杆、弯接头和后支撑杆组成外挂物支杆的外部支撑结构，前内轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮和后内轴组成外挂物支杆的滚转运动传递结构，第一滚针轴承、第二滚针轴承、第一推力轴承、第二推力轴承和角接触球轴承安装在外部支撑结构的内腔中。
本发明还具有如下技术特征：
1、如上所述的外挂物支杆整体安装在六自由度机构上，后支撑杆通过螺钉与六自由度机构固定连接，后内轴通过联轴器与自由度机构的滚转电机连接，外挂物与前内轴前端连接。
2、如上所述的第一锥齿轮与第二锥齿轮之间的夹角为156°。
3、如上所述的前内轴与后内轴之间的夹角为24°
本发明的效果和益处为：
1)本支杆前内轴与后内轴之间存在24°夹角，使得六自由度机构远离外挂的轴线，减小了捕获轨迹风洞试验中六自由度机构的气动干扰问题；
2)本支杆前内轴与后内轴之间通过夹角为156°的锥齿轮传递滚转运动，具有传动精度高、传动刚度好的特点，本发明实现了外挂物与六自由度机构之间的带预偏角度安装和滚转运动传递，解决了六自由度机构前端外形的气动干扰问题。
附图说明
图1为本发明的整体装配结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
具体实施方式
下面根据说明书附图举例对本发明做进一步解释：
实施例1
结合图1-2所示，一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆，包括前段部分和后段部分：
所述的前段部分包括前内轴1、前支撑杆2、第一推力轴承13、第二滚针轴承14和第二推力轴承15，前内轴1与前支撑杆2之间安装有第一推力轴承13、第二推力轴承15、第二滚针轴承14、第二推力轴承15对应设置有轴承挡圈16，第二锥齿轮12与前内轴1的后端连接；
所述的后段部分包括后支撑杆4、后内轴5、角接触球轴承6和第一滚针轴承10，后支撑杆4与后内轴5之间安装有角接触球轴承6和第一滚针轴承10，第一锥齿轮11与后内轴5的前端连接；
前支撑杆2与后支撑杆4之间通过弯接头3固定连接，第一锥齿轮11与第二锥齿轮12组成一对锥齿轮互相传动配合；
前支撑杆2、弯接头3和后支撑杆4组成外挂物支杆的外部支撑结构，前内轴1、第一锥齿轮11、第二锥齿轮12和后内轴5组成外挂物支杆的滚转运动传递结构，第一滚针轴承10、第二滚针轴承14、第一推力轴承13、第二推力轴承15和角接触球轴承6安装在外部支撑结构的内腔中；
外挂物支杆整体安装在六自由度机构8上，后支撑杆4通过螺钉与六自由度机构8固定连接，后内轴5通过联轴器7与自由度机构的滚转电机9连接，外挂物17与前内轴1前端连接。
本实施例中所述的第一锥齿轮11与第二锥齿轮12之间的夹角为156°。
本实施例中所述的前内轴1与所述后内轴5之间的夹角为24°。
本发明的工作原理：在捕获轨迹风洞试验中，需将外挂物支杆支撑在不同的试验位置，通过控制六自由度机构8的位置移动，这个过程由六自由度机构8实现；其中除滚转自由度外，其他五个自由度方向的运动通过由前支撑杆2、弯接头3、后支撑杆4组成的外部支撑结构直接传递给外挂物17；滚转自由度方向的运动经由滚转电机9、联轴器7、后内轴5、一对锥齿轮、前内轴1传递给外挂物17，最终使外挂物到达指定的试验位置。

Claims (4)

1.一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆，包括前段部分和后段部分，其特征在于：
所述的前段部分包括前内轴(1)、前支撑杆(2)、第一推力轴承(13)、第二滚针轴承(14)和第二推力轴承(15)，前内轴(1)与前支撑杆(2)之间安装有第一推力轴承(13)、第二推力轴承(15)、第二滚针轴承(14)、第二推力轴承(15)对应设置有轴承挡圈(16)，第二锥齿轮(12)与前内轴(1)的后端连接；
所述的后段部分包括后支撑杆(4)、后内轴(5)、角接触球轴承(6)和第一滚针轴承(10)，后支撑杆(4)与后内轴(5)之间安装有角接触球轴承(6)和第一滚针轴承(10)，第一锥齿轮(11)与后内轴(5)的前端连接；
所述的前支撑杆(2)与后支撑杆(4)之间通过弯接头(3)固定连接，第一锥齿轮(11)与第二锥齿轮(12)组成一对锥齿轮互相传动配合；
所述的前支撑杆(2)、弯接头(3)和后支撑杆(4)组成外挂物支杆的外部支撑结构，前内轴(1)、第一锥齿轮(11)、第二锥齿轮(12)和后内轴(5)组成外挂物支杆的滚转运动传递结构，
所述的第一滚针轴承(10)、第二滚针轴承(14)、第一推力轴承(13)、第二推力轴承(15)和角接触球轴承(6)安装在外部支撑结构的内腔中。
2.根据权利要求1所述的一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆，其特征在于：所述的外挂物支杆安装在六自由度机构(8)上，后支撑杆(4)通过螺钉与六自由度机构(8)固定连接，后内轴(5)通过联轴器(7)与自由度机构的滚转电机(9)连接，外挂物(17)与前内轴(1)前端连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆，其特征在于：所述的第一锥齿轮(11)与第二锥齿轮(12)之间的夹角为156°。
4.根据权利要求1所述的一种基于锥齿轮传动的捕获轨迹试验六自由度机构外挂物支杆，其特征在于：所述的前内轴(1)与后内轴(5)之间的夹角为24°。
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