CN107884151B - 一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴，包括一根金属转轴，所述金属转轴上固定连接有耙式结构；本发明中耙式转轴结构简单，由于所设计的耙式转轴与活动舵面的粘胶面积大，且在胶固化并长期使用后，活动舵面很难与耙式转轴产生旋转方向的间隙，因此可靠性高；耙式转轴通过安装在卡簧槽内的卡簧与转轴套确定相对位置，并可在转轴套内自由旋转；实用性较强，该转轴的结构形式可应用于各种外形的非金属风洞试验模型活动舵面转轴设计，在给定边界条件后，设计过程简单、高效。

Description

一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴

技术领域

本发明涉及风洞试验领域，尤其是涉及一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴。

背景技术

活动舵面是风洞试验中经常用到一种结构，通常要求能围绕理论转轴线自由旋转。常规的活动舵面都是采用金属加工而成，因为金属的可加工性，使得可以将转轴和舵面体一体加工成形，方便快捷，并且因为是刚性连接可以很好的达到试验需求。

但是，在某些试验时，对于舵面的要求是不能采用金属的，必须采用非金属材料加工舵面。而非金属的一般特征都不具备刚性，在受到外力的挤压下，舵面就会变形，从而无法使用。而对于转轴来说必须是要金属材料，因为非金属舵面的内腔内是要进行填充的，而转轴要和舵面进行固定就只能和填充料进行固定，因此一般情况下都是对转轴本体上涂胶，然后将转轴插入到填充料中。

这种结构的最大弊端就在于金属材料与非金属材料之间的粘结是不牢固的，而且因为转轴本身接触面积的问题，使得在转动过程中很快金属转轴就会与填充料之间脱离，从而转轴对于舵面的传动失效，导致舵面无法使用。因此需要一种改进的转轴来解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是提供种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴，解决掉传统的金属转轴与非金属材料之间粘接不牢固的问题，提高试验模型的使用精度和寿命。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴，包括一根金属转轴，所述金属转轴上固定连接有耙式结构。

在上述技术方案中，所述金属转轴与耙式结构一体成型，所述耙式结构的耙齿垂直于金属转轴。

在上述技术方案中，所述耙齿的一个齿面上为非光滑结构。

在上述技术方案中，所述耙式结构沿着金属转轴的轴线方向包括有若干个耙齿，相邻两个耙齿之间为空腔

在上述技术方案中，所述金属转轴上设置有锁紧机构，所述锁紧机构用于锁紧与金属转轴活动连接的铰链。

在上述技术方案中，所述锁紧机构为金属转轴上沿着轴线方向不同位置的两个凹槽，两个凹槽内分别设置有卡簧。

在上述技术方案中，所述两个凹槽之间的距离为铰链的宽度，卡簧的凸出端卡入到铰链与金属转轴之间的缝隙内。

一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴，利用该耙式转轴的活动舵面的加工方法包括以下步骤：

步骤一：首先根据要求对非金属舵面壳体进行加工，加工成若干个可以拼接成一个完整壳体的零件；

步骤二：按照非金属舵面的整体形状加工一个完整成形的非金属填充料，并在非金属填充料上按照耙式转轴的结构挖出相应的内凹空间；

步骤三：将耙式转轴上与非金属填充料接触的部分涂胶，并将耙式转轴埋入到非金属填充料中的内凹空间内；

步骤四：将若干个壳体零件拼接粘贴在非金属填充料表面构成一个完整的活动舵面。

在上述技术方案中，所述金属转轴上与非金属填充料接触的部分表面为非光滑结构。

在上述技术方案中，所述耙式转轴的金属转轴的轴线与非金属舵面的理论转动轴线重合。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.该耙式转轴结构简单，由于所设计的耙式转轴与活动舵面的粘胶面积大，且在胶固化并长期使用后，活动舵面很难与耙式转轴产生旋转方向的间隙，因此可靠性高；

2.耙式转轴通过安装在卡簧槽内的卡簧与转轴套确定相对位置，并可在转轴套内自由旋转；

3.实用性较强，该转轴的结构形式可应用于各种外形的非金属风洞试验模型活动舵面转轴设计，在给定边界条件后，设计过程简单、高效。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是非金属活动舵面的结构示意图；

图2是耙式转轴的结构示意图；

其中：1是轴套，2是耙式转轴，2-1是金属轴，2-2是耙齿，2-3是凹槽，3是铰链，4是卡簧。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图2所示，本发明中的耙式转轴结构采用一根金属转轴，在金属转轴上固定一个耙式结构，金属轴的转动可以带动耙式结构的转动。耙式结构与金属轴的固定方式可以采用通过将金属轴穿过耙式结构进行内外锁紧的方式进行固定，但是这种固定方式因为金属轴与耙式结构之间有缝隙，可能在后期的使用过程中出现松动的可能。因此最好的固定方式采用金属转轴和耙式结构一体化设计，提前将金属转轴和耙式结构设计好，采用机加工将金属转轴和耙式结构一体成形，这样的好处就在于金属转轴和耙式结构永远是一个整体，无论金属转轴怎么转动，都可以施力到耙式结构上，从而带动耙式结构一起转动。

本方案中的耙式结构如图2中所示，与金属转轴轴线垂直的方向上设置有耙齿，耙齿的一个齿面上为非光滑面。非光滑面的作用是为了增加耙齿与其解除面的面积，从而增加其粘合力；非光滑面可以采用在齿面上设计为具有断续的线条齿，也可以设计成螺旋的线条，无论怎么设计，其目的均是为了增加齿面与粘接面的接触面积，从而增加粘结力。本方案中耙式结构具有多个耙齿，耙齿沿着金属轴线的方向并列设置，在相邻两个耙齿之间为空腔结构，也就是相邻两个耙齿的侧面是相互不接触的。

对于利用上述的耙式转轴加工成的非金属活动舵面，如图1所示，整个活动舵面的表皮为非金属材料，而表皮内的填充物料为非金属材料。因此非金属表皮在受到外力的作用下会产生形变，从而导致活动舵面不能使用，因此对于该活动舵面的加工要采用相应的加工方法。

首先，我们需要根据设计要求设计出活动舵面的外形，根据外形结构将非金属外壳加工成若干个可以进行拼接的零件，使得这些零件能拼接成一个完整的活动舵面外形。

其次，在讲非金属的填充料加工成活动舵面的整体形状，该填充料的作用是用来支撑非金属外壳的，使得非金属外壳不会自然变形。

接下来，对非金属填充料进行挖槽，根据预先设计的结构，在非金属填充料上开挖出与耙式转轴形状一致的凹槽，然后在耙式转轴的埋入到凹槽内，在埋入耙式转轴的过程中需要将粘胶均匀的涂覆在耙式转轴与非金属填充料接触的部分，使得耙式转轴能完全与非金属填充料进行粘接。

最后将非金属外壳拼接粘贴在非金属填充料的表面，完成整体加工。

在加工过程中需要注意两点，第一就是在对耙式转轴与非金属填充料进行粘接的过程中，必须保持金属转轴的轴线与活动舵面的理论旋转轴线重合，避免因为轴线的不重合代理后期试验精度的不可控。第二就是在金属转轴与非金属填充粘接的过程中，考虑到增加粘接力的因素，因此对于金属转轴表面进行非光滑处理，可以采用和耙齿的粘接面一致的处理方式，只要能增加金属转轴表面与非金属填充料的接触面积，任一结构均可以。

在整个活动舵面的试验过程中，活动舵面需要与固定端进行连接，传统的手段都采用铰链进行连接，本方案中也采用铰链，因为在传统的金属转轴的连接方式中，金属转轴与铰链之间可能因为转动次数和受力的原因，使得金属轴沿着轴线水平移动。为了克服这一问题，本发明中在金属转轴上提出一种新的改进，在金属转轴上沿着其轴线方向的两个不同位置上设置凹槽，两个凹槽之间的距离就是铰链的宽度，当铰链套在耙式转轴的金属转轴上时，在凹槽内套上一个卡簧，卡簧的边缘凸出部分卡入到铰链与金属转轴之间的缝隙内。这样的设计就使得，无论金属转轴在转动过程中收到怎么样的力，金属转轴都不会在其轴线方向左右移动，从而带来不可控的形变。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴，包括一根金属转轴，其特征在于所述金属转轴上固定连接有耙式结构，所述金属转轴与耙式结构一体成型，所述耙式结构的耙齿垂直于金属转轴，所述耙齿的一个齿面上为非光滑结构，所述耙式结构沿着金属转轴的轴线方向包括有若干个耙齿，相邻两个耙齿之间为空腔，所述金属转轴上设置有锁紧机构，所述锁紧机构用于锁紧与金属转轴活动连接的铰链，所述锁紧机构为金属转轴上沿着轴线方向不同位置的两个凹槽，两个凹槽内分别设置有卡簧，所述两个凹槽之间的距离为铰链的宽度，卡簧的凸出端卡入到铰链与金属转轴之间的缝隙内。

2.根据权利要求1所述的一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴，其特征在于，利用该耙式转轴的活动舵面的加工方法包括以下步骤：

步骤一：首先根据要求对非金属舵面壳体进行加工，加工成若干个可以拼接成一个完整壳体的零件；

步骤二：按照非金属舵面的整体形状加工一个完整成形的非金属填充料，并在非金属填充料上按照耙式转轴的结构挖出相应的内凹空间；

步骤三：将耙式转轴上与非金属填充料接触的部分涂胶，并将耙式转轴埋入到非金属填充料中的内凹空间内；

步骤四：将若干个壳体零件拼接粘贴在非金属填充料表面构成一个完整的活动舵面。

3.根据权利要求2所述的一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴，其特征在于所述金属转轴上与非金属填充料接触的部分表面为非光滑结构。

4.根据权利要求3所述的一种非金属风洞试验模型活动舵面耙式转轴，其特征在于所述耙式转轴的金属转轴的轴线与非金属舵面的理论转动轴线重合。