CN108233615A - 一种用于旋转模型水洞试验的驱动装置 - Google Patents

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CN201810056345.7A
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李卓奇
顾蕴松
宗昕
李小林
伍彬
董瑞星
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/12—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明公开了一种用于旋转模型水洞试验的驱动装置，包括电机、变频器、万向联轴器、上下传动杆、传动装置、上下轴承、齿轮、涡轮、上下底板和固定杆；电机与变频器相连并由变频器控制；上下传动杆均穿过固定杆，上下传动杆分别通过上轴承和下轴承与固定杆连接，上下轴承固定安装在固定杆内，上传动杆通过联轴器连接至电机输出轴，上传动杆通过传动装置带动下传动杆；固定杆与上下底板分别固定连接；齿轮固定安装在固定杆上并与涡轮啮合。本发明的装置可以实现输入轴与输出轴异面的不同传动比的传动并在传动的过程中同时改变输入轴与输出轴的夹角，适用于水洞、风洞等模型需要旋转并改变攻角的实验场合。

Description

一种用于旋转模型水洞试验的驱动装置
技术领域
本发明属于流体力学实验设备技术领域，具体是一种用于旋转模型水洞试验的驱动装置。
背景技术
旋转装置能够使其安装对象绕其自身体轴或者其它轴线做旋转运动，在工业生产及生活等各个领域具有十分广泛的应用。旋转模型水洞试验中，需要驱动旋转模型旋转及做俯仰运动。目前常见的旋转装置多以和旋转体同轴安装为主，或者是轴线平行，且无法灵活调节输入输出端轴线的夹角。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于旋转模型水洞试验的驱动装置，该装置能够在输入端轴线和模型旋转轴线成空间异面的位置时提供稳定的扭矩来驱动模型以不同的角速度做滚转运动并同时能稳定而连续地改变模型的攻角，且除固定模型的轴外，其余几何参数可以灵活调节，使其余部件远离模型，避免了动力装置及传动装置对模型附近流场的干扰。。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于旋转模型水洞试验的驱动装置，包括电机、变频器、联轴器、上传动杆、下传动杆、传动装置、上轴承、下轴承、齿轮、涡轮、上底板、下底板和固定杆；所述电机与所述变频器相连并由变频器控制；所述上传动杆和下传动杆均穿过所述固定杆，所述上传动杆和下传动杆分别通过上轴承和下轴承与所述固定杆连接，所述上轴承和下轴承固定安装在固定杆内，所述上传动杆通过联轴器连接至电机输出轴，所述上传动杆通过传动装置带动所述下传动杆；所述固定杆与所述上底板、下底板分别固定连接；所述联轴器为万向联轴器；所述齿轮固定安装在固定杆上，且所述齿轮与涡轮啮合。
所述下传动杆用于连接旋转模型。所述联轴器与电机轴紧密配合，所述联轴器与上传动杆紧密配合，所述轴承与传动杆紧密配合。
进一步的，所述万向联轴器可以为两节及以上的联轴器构成，输入端与输出端口径可以相等，也可以不相等。
进一步的，所述传动装置包括上同步轮、下同步轮和同步带；所述上同步轮安装在上传动杆上，所述下同步轮安装在下传动杆上，所述上同步轮和下同步轮通过所述同步带传动。所述同步轮与传动杆紧密配合。
进一步的，所述齿轮为斜齿轮。
进一步的，所述上传动杆和下传动杆均为圆截面直杆，上传动杆和下传动杆的直径可以相等或不等。
进一步的，所述上同步轮内径与上传动杆相配，所述下同步轮内径与下传动杆相配所述上同步轮和下同步轮的外径可以相等或不等。
进一步的，所述上、下轴承的内径分别与上下传动杆的外径相配。
进一步的，所述涡轮的直径小于所述齿轮的厚度。
进一步的，所述电机上安装有减速器或者飞轮。
本发明的用于旋转模型水洞试验的驱动装置工作原理为：根据旋转模型所需转速和传动比，用变频器控制电机输出相应的转速。为避免流动对模型产生的扭矩对电机转速产生较大影响，可以在电机上加装减速器或者质量合适的飞轮来消除转速的不稳定性。根据旋转模型所需攻角，可以手动或者使用其它驱动装置驱动涡轮进行攻角调节。由于涡轮具有自锁的特性，可以避免流动对模型产生的较大的俯仰力矩对攻角调节带来的影响。连续驱动涡轮，可以使旋转模型以稳定的角速度做俯仰运动。改变涡轮的传动比以及涡轮的角速度，可以改变模型俯仰运动的角速度。
本发明的装置可以实现输入轴与输出轴异面的不同传动比的传动，并在传动的过程中同时改变输入轴与输出轴的夹角，适用于水洞、风洞等模型需要旋转并改变攻角的实验场合。
附图说明
图1是本发明的用于旋转模型水洞试验的驱动装置的一个实施例的结构示意图；
图2是图1所示的装置在旋转模型水洞试验中具体应用的示意图。
图中，1-电机（含变频器）、2-电机输出轴、3-联轴器、4-涡轮、5-斜齿轮、6-上底板、7-上轴承、8-上同步轮、9-上传动杆、10-固定杆、11-同步带、12-下轴承、13-下传动杆、14-下同步轮、15-下底板、16-旋转模型。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明提出的一种用于旋转模型水洞试验的驱动装置进行详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图1 所示，本发明的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，包括含有变频器的电机1、电机输出轴2、万向联轴器3、涡轮4、斜齿轮5、固定杆10、上传动杆9、下传动杆13、同步带11、同步轮8、下同步轮14、上轴承7、下轴承12、上底板6和下底板15。
电机1上安装有减速器或者飞轮。上传动杆9和下传动杆13均穿过固定杆10，上传动杆9和下传动杆13分别通过上轴承7和下轴承12与固定杆10连接，上轴承7和下轴承12固定安装在固定杆10内。上传动杆9通过万向联轴器3连接至电机输出轴2，上同步轮8安装在上传动杆9上，下同步轮14安装在下传动杆13上，上同步轮8和下同步轮14通过同步带11传动。固定杆10与上底板6、下底板15分别固定连接；斜齿轮5固定安装在固定杆10上，且斜齿轮5与涡轮4啮合。
万向联轴器3可以为两节及以上的联轴器构成。上传动杆和下传动杆均为圆截面直杆。上同步轮内径与上传动杆相配。上、下轴承的内径分别与上下传动杆的外径相配涡轮的直径小于齿轮的厚度。
如图2所示，通过改变电机、联轴器、传动杆与同步轮的参数可以实现旋转模型16的功率与转速的变化，通过驱动涡轮可以同时实现攻角变化，改变涡轮驱动速度以及齿轮与涡轮的参数可以实现变攻角角速度的变化。
基于对本发明优选实施方式的描述，应该清楚，由所附的权利要求书所限定的本发明并不仅仅局限于上面说明书中所阐述的特定细节，未脱离本发明宗旨或范围的对本发明的许多显而易见的改变同样可能达到本发明的目的。

Claims (9)

1.一种用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，包括电机、变频器、联轴器、上传动杆、下传动杆、传动装置、上轴承、下轴承、齿轮、涡轮、上底板、下底板和固定杆；所述电机与所述变频器相连并由变频器控制；所述上传动杆和下传动杆均穿过所述固定杆，所述上传动杆和下传动杆分别通过上轴承和下轴承与所述固定杆连接，所述上轴承和下轴承固定安装在固定杆内，所述上传动杆通过联轴器连接至电机输出轴，所述上传动杆通过传动装置带动所述下传动杆；所述固定杆与所述上底板、下底板分别固定连接；所述联轴器为万向联轴器；所述齿轮固定安装在固定杆上，且所述齿轮与涡轮啮合。
2.根据权利要求1所述的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，所述万向联轴器可以为两节及以上的联轴器构成。
3.根据权利要求1所述的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，所述传动装置包括上同步轮、下同步轮和同步带；所述上同步轮安装在上传动杆上，所述下同步轮安装在下传动杆上，所述上同步轮和下同步轮通过所述同步带传动。
4.根据权利要求1所述的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，所述齿轮为斜齿轮。
5.根据权利要求1所述的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，所述上传动杆和下传动杆均为圆截面直杆。
6.根据权利要求1所述的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，所述上同步轮内径与上传动杆相配。
7.根据权利要求1所述的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，所述上、下轴承的内径分别与上下传动杆的外径相配。
8.根据权利要求1所述的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，所述涡轮的直径小于所述齿轮的厚度。
9.根据权利要求1所述的用于旋转模型水洞试验的驱动装置，其特征在于，所述电机上安装有减速器或者飞轮。
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