CN108154748B - 一种模拟大飞机的摇杆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模拟大飞机的摇杆装置，包括由横向框架和纵向框架中部贯穿形成的十字型固定支架、两组摇杆传动机构、俯仰联动机构、俯仰回中机构、横滚联动机构和横滚回中机构，所述的两组摇杆传动机构对称设置在横向框架两端，所述的俯仰回中机构设置在纵向框架的一端，所述的俯仰联动机构、横滚联动机构和横滚回中机构均设置在两组摇杆传动机构之间。本发明所述的一种模拟大飞机的摇杆装置是一种能够在真机力度、外形、速度和精确度方面均与真机的摇杆装置相似的模拟摇杆装置，能够有效增加飞机驾驶受训者在地面获得更多的真机真实感受，也能同时实现主副驾驶同时操作，节省培训时间和成本，结构合理，模块化程度高，有利于拆装和故障维护。
Description
技术领域
本发明属于飞行模拟器领域，尤其是涉及一种模拟大飞机的摇杆装置。
背景技术
就目前国内飞行模拟器领域而言，属于起步阶段，大部分模拟器属于仿形国外低端同类产品阶段，与仿真还有较大差距。造成飞机驾驶的受训者在地面不能真实体会到真机起、降、空中飞行的真实感受，增大了地面训练与驾机梯度的技术和时间差距，因此有必要设计一种能够在真机力度、外形、速度和精确度方面均与真机的摇杆装置相似的模拟摇杆装置，来有效增加飞机驾驶受训者在地面获得更多的真机真实感受，节省培训时间和成本。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种模拟大飞机的摇杆装置，结构合理，操作效果与真机高度仿真，正副驾驶分别控制一个摇杆传动机构，可同时实现控制模拟大飞机，飞机驾驶受训者在地面能够获得更多的真机真实感受，节省培训时间和成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种模拟大飞机的摇杆装置，包括由横向框架和纵向框架中部贯穿形成的十字型固定支架、两组摇杆传动机构、俯仰联动机构、俯仰回中机构、横滚联动机构和横滚回中机构，所述的两组摇杆传动机构对称设置在横向框架两端，所述的俯仰回中机构设置在纵向框架的一端，所述的俯仰联动机构、横滚联动机构和横滚回中机构均设置在两组摇杆传动机构之间。
进一步的，每组所述的摇杆传动机构均包括从上到下顺次连接的舵把、摇杆弯头、摇杆立管和摇杆固定中空轴座，所述的舵把绕设置在摇杆弯头内的转动轴转动，所述的摇杆固定中空轴座外壁左右两侧分别设有一连接轴和一连接轴套，所述的连接轴穿过固定设置在横向框架上的带座轴承与扇形齿轮连接，所述的扇形齿轮与和俯仰电位器连接的齿轮啮合设置。
进一步的，所述的俯仰联动机构包括传动轴，所述的传动轴的两端分别与两个摇杆固定中空轴座的连接轴套固定连接，所述的传动轴的中部与设置在十字形固定支架中部的支撑板顶部固定连接，所述的支撑板的底部与俯仰回中机构铰接。
进一步的，所述的俯仰回中机构包括缸体、第一芯轴、第一端板、两个限位套和两个第一压簧，所述的两个限位套均设在缸体内，所述的第一端板设置在两个限位套之间，所述的第一芯轴一端与支撑板底部铰接，另一端穿入限位套内与第一端板连接，所述的两个第一压簧分别套设在两个限位套上，所述的第一端板的径向尺寸大于两个限位套的径向尺寸设置，所述的限位套与缸体端盖之间设有间隙，未伸入第一芯轴的缸体的一端设有连杆，所述的连杆与纵向框架的一端铰接。
进一步的，所述的横滚联动机构包括两组竖直链轮机构和一组水平链轮机构，每组所述的竖直链轮机构均包括主动链轮、第一从动链轮和竖直链条，所述的主动链轮设置在转动轴上，所述的竖直链条连接主动链轮和第一从动链轮，所述的竖直链条设置在摇杆立管内，所述的第一从动链轮设置在贯穿摇杆固定中空轴座的连接轴上，并且第一从动链轮设置在摇杆固定中空轴座内，所述的水平链轮机构包括设置在摇杆固定中空轴座内连接轴上的第二从动链轮和连接两个第二从动链轮的水平链条，所述的摇杆固定中空轴座外的连接轴上设有大齿轮，所述的大齿轮与小齿轮啮合，所述的小齿轮与横滚电位器同轴转动设置，所述的水平链条上设置横滚回中机构。
进一步的，所述的横滚回中机构包括螺纹管、第二芯轴、第二端板和两个第二压簧，所述的第二芯轴贯穿螺纹管设置，所述的第二芯轴的两端与水平链条顺次连接，所述的第二端板设置在第二芯轴的中部，所述的两个第二压簧分别套设在第二端板两侧的第二芯轴上，在所述的第二芯轴两端的伸出所述的螺纹管的部分均设有垫圈。
进一步的，所述摇杆装置还包括一压力撑杆，所述的压力撑杆一端与支撑板底部铰接，另一端与纵向框架的另一端铰接。
进一步的，所述的大齿轮背部设有一立柱，所述的摇杆固定中空轴座靠近大齿轮的一面设有一盖板，所述的盖板相应位置处设有限制立柱运动范围的半圆形通槽。
进一步的，所述水平链条上还连接张紧器。
进一步的，所述的横向框架上摇杆固定中空轴座连接处和传动轴贯穿处均为连接板，所述的传动轴贯穿处还设有加强板，所述的加强板上设有传动轴贯穿开口和水平链条贯穿开口，所述的支撑板上设有横滚回中机构贯穿开口。
相对于现有技术，本发明所述的一种模拟大飞机的摇杆装置具有以下优势：
本发明所述的一种模拟大飞机的摇杆装置，俯仰回中机构和横滚回中机构的设置，能够对操作中的摇杆施加相应阻力，相当于真机摇杆力，模拟仿真效果好，使得受训人员在地面练习时能更大限度的模拟真机运行；俯仰联动机构和横滚联动机构的设置，保证了受训人员在驾驶时保证主副驾驶的同步性，有效弥补主副驾驶间对方操作失误缺陷，特别便于训练教学；对于俯仰和横滚动作，都设置限位机构，增加了整个操作系统操作的准确性和安全性；俯仰电位器和横滚电位器接收到的俯仰动作和横滚动作的信号都传递至计算机终端，计算机终端能直观显示出飞机操作的过程，有利于结构的进一步优化；采用模块布局，整个机构自成体系，整个机构施力组件与回中力组件融合为完整的一个模块，有利于拆装和故障维护；施力机构采用组合原件，力感高度仿真，俯仰机构的回中力采用弹簧筒与有阻尼效果的液压撑杆组合使用，使力感与真机更加接近；在摇杆的外形上以1：1的比例进行仿真，使得主副驾驶各有足够动作空间，增强仿真效果。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种模拟大飞机的摇杆装置的结构爆炸示意图；
图2为本发明实施例所述的一种模拟大飞机的摇杆装置的结构示意图；
图3为本发明实施例所述的一种模拟大飞机的摇杆装置中摇杆传动机构的结构示意图；
图4为图3的A向剖视图；
图5为图4的B处放大图；
图6为本发明实施例所述的一种模拟大飞机的摇杆装置中俯仰回中机构的结构示意图；
图7本发明实施例所述的一种模拟大飞机的摇杆装置中横滚回中机构的结构示意图。
附图标记说明：
1-十字形固定支架；101-横向框架；102-纵向框架；2-摇杆传动机构；201-舵把；202-摇杆弯头；203-摇杆立管；204-摇杆固定中空轴座；205-转动轴；3-俯仰联动机构；301-传动轴；4-俯仰回中机构；401-缸体；402-第一芯轴；403-第一端板；404-限位套；405-第一压簧；406-连杆；5-横滚联动机构；501-竖直链轮机构；5011-主动链轮；5012-第一从动链轮；5013-竖直链条；5014-连接轴；502-水平链轮机构；5021-第二从动链轮；5022-水平链条；6-横滚回中机构；601-螺纹管；602-第二芯轴；603-第二端板；604-第二压簧；605-垫圈；7-带座轴承；8-扇形齿轮；9-俯仰电位器；10-支撑板；11-大齿轮；12-小齿轮；13-横滚电位器；14-压力撑杆；15-盖板；16-张紧器；17-加强板；18-防尘罩。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1-图7所示，一种模拟大飞机的摇杆装置，包括包括由横向框架101和纵向框架102中部贯穿形成的十字型固定支架1、两组摇杆传动机构2、俯仰联动机构3、俯仰回中机构4、横滚联动机构5和横滚回中机构6，所述的两组摇杆传动机构2对称设置在横向框架101两端，所述的俯仰回中机构4设置在纵向框架102的一端，所述的俯仰联动机构3、横滚联动机构5和横滚回中机构6均设置在两组摇杆传动机构2之间。
每组所述的摇杆传动机构2均包括从上到下顺次连接的舵把201、摇杆弯头202、摇杆立管203和摇杆固定中空轴座204，所述的舵把201绕设置在摇杆弯头202内的转动轴205转动，所述的摇杆固定中空轴座204外壁左右两侧分别设有一连接轴和一连接轴套，所述的连接轴穿过固定设置在横向框架101上的带座轴承7与扇形齿轮8连接，所述的扇形齿轮8与和俯仰电位器9连接的齿轮啮合设置。
所述的俯仰联动机构3包括传动轴301，所述的传动轴301的两端分别与两个摇杆固定中空轴座204的连接轴套固定连接，所述的传动轴301的中部与设置在十字形固定支架1中部的支撑板10顶部固定连接，所述的支撑板10的底部与俯仰回中机构4铰接。
所述的俯仰回中机构4包括缸体401、第一芯轴402、第一端板403、两个限位套404和两个第一压簧405，所述的两个限位套404均设在缸体401内，所述的第一端板403设置在两个限位套404之间，所述的第一芯轴402一端与支撑板10底部铰接，另一端穿入限位套404内与第一端板403连接，所述的两个第一压簧405分别套设在两个限位套404上，所述的第一端板403的径向尺寸大于两个限位套404的径向尺寸设置，所述的限位套404与缸体401端盖之间设有间隙，未伸入第一芯轴402的缸体401的一端设有连杆406，所述的连杆406与纵向框架102的一端铰接。
所述的横滚联动机构5包括两组竖直链轮机构501和一组水平链轮机构502，每组所述的竖直链轮机构501均包括设置主动链轮5011，第一从动链轮5012和竖直链条5013，所述的主动链轮5011设置在转动轴205上，所述的竖直链条5013连接主动链轮5011与第一从动链轮5012，所述的竖直链条5013设置在摇杆立管203内，所述的第一从动链轮5012设置在贯穿摇杆固定中空轴座204的连接轴5014上，并且第一从动链轮5012设置在摇杆固定中空轴座204内，所述的水平链轮机构502包括设置在摇杆固定中空轴座204内连接轴5014上的第二从动链轮5021和连接两个第二从动链轮5021的水平链条5022，所述的摇杆固定中空轴座204外的连接轴5014上设有大齿轮11，所述的大齿轮11与小齿轮12啮合，所述的小齿轮12与横滚电位器13同轴转动设置，所述的水平链条5022上设置横滚回中机构6。
所述的横滚回中机构6包括螺纹管601、第二芯轴602、第二端板603和两个第二压簧604，所述的第二芯轴602贯穿螺纹管601设置，所述的第二芯轴602的两端与水平链条5022顺次连接，所述的第二端板603设置在第二芯轴602的中部，所述的两个第二压簧604分别套设在第二端板603两侧的第二芯轴602上，在所述的第二芯轴602两端的伸出所述螺纹管601的部分均设有垫圈605。
所述摇杆装置还包括一压力撑杆14，所述的压力撑杆14一端与支撑板10底部铰接，另一端与纵向框架102的另一端铰接，压力撑杆14是对俯仰回中机构4功能的补充，使得阻抗回中效果更好，仿真效果更好。
所述的大齿轮11背部设有一立柱，所述的摇杆固定中空轴座204靠近大齿轮11的一面设有一盖板15，所述的盖板15相应位置处设有限制立柱运动范围的半圆形通槽，实现了横滚操作时的限位功能。
所述水平链条5022上还连接张紧器16，对水平链条5022有一定的拉紧作用，防止水平链条5022过松影响横滚运动的进行。
所述的横向框架101上摇杆固定中空轴座204连接处和传动轴301贯穿处均为连接板，所述的传动轴301贯穿处还设有加强板17，所述的加强板17上设有传动轴贯穿开口和水平链条贯穿开口，所述的支撑板10上设有横滚回中机构贯穿开口。
所述的摇杆固定中空轴座204外部套设一个防尘罩18，防止灰尘进入，影响操作。
所述的十字形固定支架1由多个方管和多个连接板焊接而成，结构简单，结实坚固，实用性好，经济性好。
所述的俯仰电位器9和横滚电位器13均与终端计算机电相连，能够更加直观的显示模拟飞机各个状态的效果，也便于结构参数的优化。
本发明的工作过程是：前后推拉摇杆传动机构2，摇杆固定中空轴座204的轴套带动传动轴301转动，由于传动轴301中部与支撑板10固定连接，从而带动支撑板10也转动，由于支撑板10底部与俯仰回中机构4连接，因此前后推拉摇杆传动机构2时摇杆传动机构2克服俯仰回中机构4的回中力(此力与真机摇杆力相当)，从而使得飞机驾驶受训者在地面获得更多的真机真实感受，而通过传动轴301将两组摇杆传动机构2连接起来，实现了操作上的同步，即使主驾驶和副驾驶操作稍有不同，也不会影响模拟真机的操作，俯仰回中机构4中限位套404与缸体401端盖之间设有间隙，当第一芯轴401抽拉时，通过第一端板403带动限位套404压缩第一压簧402，限位套运动到缸体401端盖位置处第一压簧402不再压缩，从而实现了俯仰回中机构4的限位作用，保证了操作杆的前后俯仰角度在8°范围内，摇杆固定中空轴座204的连接轴带动扇形齿轮8旋转，从而带动与俯仰电位器9同轴转动的齿轮旋转，扇形齿轮8将回转动作按一定速比传给俯仰电位器9，俯仰电位器9发出的信号提供给终端计算机，使模拟机显示俯仰动作飞机进行俯仰动作；
左右旋转摇杆传动机构2中的舵把201，通过固定在舵把回转轴上的主动链轮5011和固定在摇杆固定中空轴座204中的连接轴5014上的第一从动链轮5012，用竖直链条5013连接，从而带动水平链轮机构502运动，由于水平链条5022上设置了横滚回中机构6，从而实现了左右旋转舵把201时，克服横滚回中机构的阻力，(此力与真机摇杆力相当)，从而使得飞机驾驶受训者在地面获得更多的真机真实感受，连接轴5014在摇杆固定中空轴座204外部的部分设置的大齿轮随连接轴5014旋转，大齿轮11带动与之啮合的小齿轮12旋转，小齿轮12与横滚电位器13同轴设置，从而实现了将回转动作按一定速比传动给横滚电位器13，横滚电位器13向计算机终端提供电讯号，模拟机显示飞机的横滚动作，两个摇杆传动机构2通过水平链条机构502的设置实现了同步功能，在伸出螺纹管601部分的第二芯轴602上设有垫圈605，抽拉第二芯轴602时，垫圈605到达螺纹管601外端部时，横滚回中机构6达到极限位置处，也就实现了横滚动作的限位功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种模拟大飞机的摇杆装置，其特征在于：包括由横向框架(101)和纵向框架(102)中部贯穿形成的十字型固定支架(1)、两组摇杆传动机构(2)、俯仰联动机构(3)、俯仰回中机构(4)、横滚联动机构(5)和横滚回中机构(6)，所述的两组摇杆传动机构(2)对称设置在横向框架(101)两端，所述的俯仰回中机构(4)设置在纵向框架(102)的一端，所述的俯仰联动机构(3)、横滚联动机构(5)和横滚回中机构(6)均设置在两组摇杆传动机构(2)之间；
每组所述的摇杆传动机构(2)均包括从上到下顺次连接的舵把(201)、摇杆弯头(202)、摇杆立管(203)和摇杆固定中空轴座(204)，所述的舵把(201)绕设置在摇杆弯头(202)内的转动轴(205)转动，所述的摇杆固定中空轴座(204)外壁左右两侧分别设有一连接轴和一连接轴套，所述的连接轴穿过固定设置在横向框架(101)上的带座轴承(7)与扇形齿轮(8)连接，所述的扇形齿轮(8)与和俯仰电位器(9)连接的齿轮啮合设置；
所述的俯仰联动机构(3)包括传动轴(301)，所述的传动轴(301)的两端分别与两个摇杆固定中空轴座(204)的连接轴套固定连接，所述的传动轴(301)的中部与设置在十字形固定支架(1)中部的支撑板(10)顶部固定连接，所述的支撑板(10)的底部与俯仰回中机构(4)铰接；
所述的俯仰回中机构(4)包括缸体(401)、第一芯轴(402)、第一端板(403)、两个限位套(404)和两个第一压簧(405)，所述的两个限位套(404)均设在缸体(401)内，所述的第一端板(403)设置在两个限位套(404)之间，所述的第一芯轴(402)一端与支撑板(10)底部铰接，另一端穿入限位套(404)内与第一端板(403)连接，所述的两个第一压簧(405)分别套设在两个限位套(404)上，所述的第一端板(403)的径向尺寸大于两个限位套(404)的径向尺寸设置，所述的限位套(404)与缸体(401)端盖之间设有间隙，未伸入第一芯轴(402)的缸体(401)的一端设有连杆(406)，所述的连杆(406)与纵向框架(102)的一端铰接；
所述的横滚联动机构(5)包括两组竖直链轮机构(501)和一组水平链轮机构(502)，每组所述的竖直链轮机构(501)均包括主动链轮(5011)、第一从动链轮(5012)和竖直链条(5013)，所述的主动链轮(5011))设置在转动轴(205)上，所述的竖直链条(5013)连接主动链轮(5011)与第一从动链轮(5012)，所述的竖直链条(5013)设置在摇杆立管(203)内，所述的第一从动链轮(5012)设置在贯穿摇杆固定中空轴座(204)的连接轴(5014)上，并且第一从动链轮(5012)设置在摇杆固定中空轴座(204)内，所述的水平链轮机构(502)包括设置在摇杆固定中空轴座(204)内连接轴(5014)上的第二从动链轮(5021)和连接两个第二从动链轮(5021)的水平链条(5022)，所述的摇杆固定中空轴座(204)外的连接轴(5014)上设有大齿轮(11)，所述的大齿轮(11)与小齿轮(12)啮合，所述的小齿轮(12)与横滚电位器(13)同轴转动设置，所述的水平链条(5022)上设置横滚回中机构(6)；
所述的横滚回中机构(6)包括螺纹管(601)、第二芯轴(602)、第二端板(603)和两个第二压簧(604)，所述的第二芯轴(602)贯穿螺纹管(601)设置，所述的第二芯轴(602)的两端与水平链条(5022)顺次连接，所述的第二端板(603)设置在第二芯轴(602)的中部，所述的两个第二压簧(604)分别套设在第二端板(603)两侧的第二芯轴(602)上，在所述的第二芯轴(602)两端的伸出所述的螺纹管(601)的部分均设有垫圈(605)；
所述的俯仰电位器(9)和横滚电位器(13)均与终端计算机电相连。
2.根据权利要求1所述的一种模拟大飞机的摇杆装置，其特征在于：所述摇杆装置还包括一压力撑杆(14)，所述的压力撑杆(14)一端与支撑板(10)底部铰接，另一端与纵向框架(102)的另一端铰接。
3.根据权利要求2所述的一种模拟大飞机的摇杆装置，其特征在于：所述大齿轮(11)背部设有一立柱，所述的摇杆固定中空轴座(204)靠近大齿轮的一面设有一盖板(15)，所述的盖板(15)相应位置处设有限制立柱运动范围的半圆形通槽。
4.根据权利要求3所述的一种模拟大飞机的摇杆装置，其特征在于：所述水平链条(5022)上还连接张紧器(16)。
5.根据权利要求4所述的一种模拟大飞机的摇杆装置，其特征在于：所述的横向框架(101)上摇杆固定中空轴座(204)连接处和传动轴(301)贯穿处均为连接板，所述的传动轴(301)贯穿处还设有加强板(17)，所述的加强板(17)上设有传动轴贯穿开口和水平链条贯穿开口,所述的支撑板(10)上设有横滚回中机构贯穿开口。
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