CN110823506B - 一种直线电机驱动的机翼模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直线电机驱动的机翼模拟试验台，包括：底部组件，具有底座、轮子、直线电机、T形槽、六轴测力传感器、底部支盘、长连接杆以及推杆；机身组件，具有机身安装板、底部法兰盘、第一伺服电机、第一减速器、轴承安装板以及轴承盖；两个胸部组件，对称设置在机身组件的两侧，均包括中心连接板、阶梯型法兰盘、辅助支撑法兰盘、气囊支撑杆、辅助支撑气囊、第二减速器、第二伺服电机、凹形连接板以及扭矩传感器；两个第一翅组件，分别与两个胸部组件连接，包括设有第一翅体、导向槽、导向板、夹紧卡爪、电机安装块以及第三伺服电机；以及两个第二翅组件，分别与两个第一翅组件连接，包括第二翅体以及第二翅法兰。

Description

一种直线电机驱动的机翼模拟试验台

技术领域

本发明涉及一种机翼模拟试验台，具体涉及一种直线电机驱动的机翼模拟试验台。

背景技术

扑翼型飞行器有着许多传统固定翼飞行器所不具备的优点，但由于其核心部件机翼系统缺乏空气动力学方面的理论指导，所以设计扑翼型飞行器时需要利用机翼模拟试验台进行大量的试验与实践，而现有的机翼模拟试验台不能较好的对不同机翼类型、不同扑翼规律的扑翼型飞行器的机翼进行受力分析实验。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种直线电机驱动的机翼模拟试验台。

本发明提供了一种直线电机驱动的机翼模拟试验台，具有这样的特征，包括：底部组件，具有底座、设置在底座下的四个轮子、设置在底座上的两个直线电机、设置在直线电机上的T形槽、固定在T形槽中的六轴测力传感器、固定在六轴测力传感器上的设有空心圆柱的底部支盘、过盈安装在底部支盘的空心圆柱中的长连接杆以及铰接在底座上的推杆；机身组件，具有机身安装板、固定在机身安装板下方的用于与长连接杆连接的底部法兰盘、安装在机身安装板上的第一伺服电机、与第一伺服电机连接的第一减速器、与第一减速器的输出轴同轴安装的设有轴承的轴承安装板以及安装在轴承上的轴承盖；两个胸部组件，对称设置在机身组件的两侧，均包括呈凵形的中心连接板、固定在中心连接板的后端的与第一减速器的输出轴配合连接的阶梯型法兰盘、与中心连接板一侧外壁连接的辅助支撑法兰盘、插入辅助支撑法兰盘中并通过螺栓进行固定的气囊支撑杆、设置在气囊支撑杆上的两个辅助支撑气囊、与中心连接板另一侧外壁连接的第二减速器、与第二减速器连接的第二伺服电机、与中心连接板两侧内壁连接的设有扁槽的凹形连接板以及通过传感器安装盘固定在凹形连接板中并与第二减速器的输出轴同轴连接的扭矩传感器；两个第一翅组件，分别与两个胸部组件连接，包括设有用于与扁槽配合连接的扁平板的第一翅体、固定在第一翅体的两侧面处并与第一翅体的上下面形成两个长条形间隙的两个导向槽、插入长条形间隙中的两个导向板、同时夹持导向板和导向槽的用于进行位置固定的夹紧卡爪、固定安装在两个导向板的末端中的设有转轴孔的电机安装块以及安装在电机安装块上且电机转轴置于转轴孔中的第三伺服电机；以及两个第二翅组件，分别与两个第一翅组件连接，包括第二翅体以及设置在第二翅体中的设有用于与转轴孔配合连接的带槽通孔的第二翅法兰，其中，中心连接板中还设有光轴，光轴穿过凹形连接板与中心连接板的连接处，并穿过扭矩传感器，第二减速器的输出轴插入光轴中，扁平板插入凹形连接板的扁槽内，并通过六角螺栓进行固定，从而将胸部组件与第一翅组件固定连接，第二翅法兰插入转轴孔中，且第三伺服电机的电机转轴插入第二翅法兰的带槽通孔中，从而完成第一翅组件与第二翅组件的连接。

在本发明提供的直线电机驱动的机翼模拟试验台中，还可以具有这样的特征：其中，阶梯型法兰盘为具有凸缘的空心圆柱体，该凸缘内设有带槽的通孔，第一减速器的输出轴为具有凸起的实心圆柱体，且阶梯型法兰盘的外径与轴承的内径配合，使得阶梯型法兰盘置于轴承中，同时第一减速器的输出轴插入阶梯型法兰盘中，从而完成机身组件与胸部组件的匹配连接。

在本发明提供的直线电机驱动的机翼模拟试验台中，还可以具有这样的特征：其中，第二翅体为内部搭载有气囊的空心腔体结构，气囊上设有与外界连接的圆柱通孔，该圆柱通孔用于作为被实验机翼的安装孔。

在本发明提供的直线电机驱动的机翼模拟试验台中，还可以具有这样的特征：其中，导向板与第一翅体的接触面上还贴敷有用于增强摩擦力的高摩擦系数材料。

在本发明提供的直线电机驱动的机翼模拟试验台中，还可以具有这样的特征：其中，连接有第二减速器的中心连接板一侧的内壁与凹形连接板的连接处以及中心连接板另一侧的外壁与辅助支撑法兰盘的连接处均设有深沟球轴承。

在本发明提供的直线电机驱动的机翼模拟试验台中，还可以具有这样的特征：其中，光轴上安装有轴套，深沟球轴承的内圈通过轴套进行定位，中心连接板还通过螺栓固定有轴承盖，深沟球轴承的外圈通过轴承盖进行定位。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的一种直线电机驱动的机翼模拟试验台，因为底座上设有轮子和推杆，所以能够方便的对试验台进行移动；因为设有直线电机来提供动力，所以能够模拟飞行器的横移运动；因为设有六轴力传感器，所以能够测得机翼在流场中多力耦合下的受力情况，更好的进行受力分析实验；因为第二翅组件中设有圆柱通孔来安装被实验机翼，与第二翅组件连接的第一翅组件中的导向板插入长条形间隙中且能够在间隙中移动，所以能够通过移动导向板来调节机翼关节间距离从而适应不同尺寸的机翼，具有良好的适用性；因为机身组件中设有第一伺服电机与第一减速器，且第一减速器的输出轴与胸部组件连接，所以能够驱动机翼做轴向的扭转从而模拟飞行器起飞与降落时机翼的角度；因为胸部组件中设有第二伺服电机和第二减速器，且通过第二减速器的输出轴带动胸部组件中的凹形连接板进行运动，从而带动第一翅组件和第二翅组件进行运动，所以能够使机翼进行往复拍打运动；因为第二减速器的输出轴还同轴连接有扭矩传感器，所以能够测得进行拍打运动时所需的扭力。因此，本发明的一种直线电机驱动的机翼模拟试验台能够适应不同机翼类型，并通过模拟飞行器的起飞与降落、飞行时的机翼的拍打运动以及飞行器的横移运动来对不同扑翼规律的扑翼型飞行器的机翼进行受力分析实验，能够为机翼设计提供良好的实验支持。

附图说明

图1是本发明的实施例中的直线电机驱动的机翼模拟试验台的装置俯视图；

图2是本发明的实施例中的底部组件的结构示意图；

图3是本发明的实施例中的机身组件的结构示意图；

图4是本发明的实施例中的胸部组件的结构示意图；

图5是本发明的实施例中的胸部组件的俯视图；

图6是本发明的实施例中的胸部组件的扭矩传感器安装处的剖视图；

图7是本发明的实施例中的第一翅组件的结构示意图；

图8是本发明的实施例中的第二翅组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。

图1是本发明的实施例中的直线电机驱动的机翼模拟试验台的装置俯视图。

如图1所示，本实施例的直线电机驱动的机翼模拟试验台100，具有底部组件10、机身组件20、胸部组件30、第一翅组件40以及第二翅组件50。

图2是本发明的实施例中的底部组件的结构示意图。

如图2所示，底部组件10具有底座11、设置在底座11下的四个轮子12、设置在底座11上的两个直线电机13、设置在直线电机13上的T形槽14、固定在T形槽上14的六轴测力传感器15、固定在六轴测力传感器15上的设有空心圆柱的底部支盘16、过盈安装在底部支盘16的空心圆柱中的长连接杆17以及铰接在底座11上的推杆18。

本实施例中，轮子12通过螺钉固定在底座11的下表面，直线电机13通过螺钉固定在底座11的上表面，T形槽14通过螺钉固定在直线电机13上，六轴测力传感器15通过螺栓固定在T形槽14上，底部支盘16通过螺栓固定在六轴测力传感器15上，底部支盘16上的空心圆柱与长连接杆17有一定过盈量，同轴定位好后，通过敲击长连接杆17来装入底部支盘16的空心圆柱中。

本实施例中，直线电机13用于提供水平横向运动的动力，从而驱动机身组件20、胸部组件30、第一翅组件40以及第二翅组件50进行水平横移，六轴测力传感器15用于测量机翼在多力耦合下的受力情况。

本实施例中，通过推杆18与底座11进行配合来对试验台整体进行移动。

图3是本发明的实施例中的机身组件的结构示意图。

如图3所示，机身组件20，具有机身安装板21、固定在机身安装板21下方的用于与长连接杆17连接的底部法兰盘22、安装在机身安装板21上的第一伺服电机23、与第一伺服电机23连接的第一减速器24、与第一减速器24的输出轴同轴安装的设有轴承25的轴承安装板26以及安装在轴承25上的轴承盖27。

本实施例中，底部法兰盘22通过两个螺栓与长连接杆17进行固定连接，第一伺服电机23与第一减速器24通过内六角螺钉固定在机身安装板21上，轴承安装板26通过内六角螺钉与第一减速器24的输出轴同轴安装固定，底部法兰盘22通过内六角螺钉固定在机身安装板21的下方。

图4是本发明的实施例中的胸部组件的结构示意图，图5是本发明的实施例中的胸部组件的俯视图。

如图4和图5所示，两个胸部组件30，对称设置在机身组件20的两侧，均包括呈凵形的中心连接板31、固定在中心连接板31的后端的与第一减速器24的输出轴配合连接的阶梯型法兰盘32、与中心连接板31一侧外壁连接的辅助支撑法兰盘33、插入辅助支撑法兰盘33中并通过螺栓进行固定的气囊支撑杆34、设置在气囊支撑杆34上的两个辅助支撑气囊35、与中心连接板31另一侧外壁连接的第二减速器36、与第二减速器36连接的第二伺服电机37、与中心连接板31两侧内壁连接的设有扁槽的凹形连接板38以及通过传感器安装盘39固定在凹形连接板38中并与第二减速器36的输出轴同轴连接的扭矩传感器310。

阶梯型法兰盘32为具有凸缘的空心圆柱体，该凸缘内设有带槽的通孔，第一减速器24的输出轴为具有凸起的实心圆柱体，且阶梯型法兰盘32的外径与轴承25的内径配合，使得阶梯型法兰盘32置于轴承25中，同时第一减速器24的输出轴插入阶梯型法兰盘32中，从而完成机身组件20与胸部组件30的匹配连接。

本实施例中，阶梯型法兰盘32通过螺栓固定在中心连接板31的后侧，扭矩传感器310的安装面与传感器安装盘39通过螺钉固定，辅助支撑法兰盘33通过螺栓固定在中心连接板31一侧外壁上。

本实施例中，第一伺服电机23与第一减速器24用于提供动力并通过第一减速器24的输出轴与阶梯型法兰盘32的匹配连接来带动胸部组件30进行轴向扭转运动。

图6是本发明的实施例中的胸部组件的扭矩传感器安装处的剖视图。

如图6所示，中心连接板31中还设有光轴311，光轴311穿过凹形连接板38与中心连接板31的连接处，并穿过扭矩传感器310，第二减速器36的输出轴插入光轴311中。

连接有第二减速器36的中心连接板31一侧的内壁与凹形连接板38的连接处以及中心连接板31另一侧的外壁与辅助支撑法兰盘33的连接处均设有深沟球轴承312。

光轴311上安装有轴套313，深沟球轴承312的内圈通过轴套313进行定位，中心连接板31还通过螺栓固定有轴承盖314，深沟球轴承312的外圈通过轴承盖314进行定位。

本实施例中，通过螺栓将第二减速器36、中心连接板31以及轴承盖314进行紧定。

本实施例中，第二伺服电机37与第二减速器36用于提供进行拍打运动的动力，扭矩传感器310用于测量拍打运动时产生的扭矩，辅助支撑气囊用于机翼的侧向固定。

本实施例中，第二减速器36的输出轴插入光轴311中，光轴311穿过深沟球轴承312的内圈并穿过扭矩传感器310，使得扭矩传感器310与第二减速器36的输出轴同轴连接，从而使得第二减速器36的输出轴转动时，扭矩传感器310能够测量在拍打运动时产生的扭矩。

图7是本发明的实施例中的第一翅组件的结构示意图。

如图7所示，两个第一翅组件40，分别与两个胸部组件30连接，包括设有用于与扁槽配合连接的扁平板41的第一翅体42、固定在第一翅体42的两侧面处并与第一翅体42的上下面形成两个长条形间隙的两个导向槽43、插入长条形间隙中的两个导向板44、同时夹持导向板44和导向槽43的用于进行位置固定的夹紧卡爪45、固定安装在两个导向板44的末端中的设有转轴孔的电机安装块46以及安装在电机安装块46上且电机转轴置于转轴孔中的第三伺服电机47。

本实施例中，第三伺服电机47通过内六角螺钉安装在电机安装块46上，电机安装块46的两面通过十字螺钉固定在导向板44中，导向槽43通过十字螺钉固定在第一翅体42的两侧面处。

导向板44与第一翅体42的接触面上还贴敷有用于增强摩擦力的高摩擦系数材料。

扁平板41插入凹形连接板38的扁槽内，并通过六角螺栓进行固定，从而将胸部组件30与第一翅组件40固定连接。

本实施例中，第二减速器36的输出轴带动凹形连接板38运动，从而带动通过凹形连接板38连接的第一翅组件40进行运动。

图8是本发明的实施例中的第二翅组件的结构示意图。

如图8所示，两个第二翅组件50，分别与两个第一翅组件40连接，包括第二翅体51以及设置在第二翅体51中的设有用于与转轴孔配合连接的带槽通孔的第二翅法兰52。

第二翅法兰52插入转轴孔中，且第三伺服电机47的电机转轴插入第二翅法兰52的带槽通孔中，从而完成第一翅组件40与第二翅组件50的连接。

第二翅体51为内部搭载有气囊的空心腔体结构，气囊上设有与外界连接的圆柱通孔53，该圆柱通孔53用于作为被实验机翼的安装孔。

本实施例中，通过对气囊进行充气使得圆柱通孔53收紧，从而实现对安装机翼的固定。

本实施例中，导向板44能够根据被实验机翼的尺寸，在长条形间隙中进行滑动来改变使用长度，并通过夹紧卡爪45来进行位置固定。

本实施例中的直线电机驱动的机翼模拟试验台100的实验工作过程如下：将需要实验的机翼通过圆柱通孔53进行安装，根据机翼尺寸调节导向板44的使用长度后通过夹紧卡爪45进行位置固定，再对气囊进行充气使得圆柱通孔53收紧来对机翼进行固定，随后通过机身组件20中的第一伺服电机23与第一减速器24提供动力来驱动机翼进行轴向的扭转运动，从而模拟飞行器在起飞与降落时机翼的角度，通过胸部组件30中的第二伺服电机37与第二减速器36提供动力来驱动机翼进行拍打运动，并通过扭矩传感器310测量拍打运动时产生的扭矩，通过底部组件10中的直线电机13提供动力来驱动机身组件20、胸部组件30、第一翅组件40以及第二翅组件50进行水平横向运动来模拟飞行器的横移，并通过底部组件10中的六轴测力传感器15来测量机翼在流场中多力耦合下的受力情况。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的一种直线电机驱动的机翼模拟试验台，因为底座上设有轮子和推杆，所以能够方便的对试验台进行移动；因为设有直线电机来提供动力，所以能够模拟飞行器的横移运动；因为设有六轴力传感器，所以能够测得机翼在流场中多力耦合下的受力情况，更好的进行受力分析实验；因为第二翅组件中设有圆柱通孔来安装被实验机翼，与第二翅组件连接的第一翅组件中的导向板插入长条形间隙中且能够在间隙中移动，所以能够通过移动导向板来调节机翼关节间距离从而适应不同尺寸的机翼，具有良好的适用性；因为机身组件中设有第一伺服电机与第一减速器，且第一减速器的输出轴与胸部组件连接，所以能够驱动机翼做轴向的扭转从而模拟飞行器起飞与降落时机翼的角度；因为胸部组件中设有第二伺服电机和第二减速器，且通过第二减速器的输出轴带动胸部组件中的凹形连接板进行运动，从而带动第一翅组件和第二翅组件进行运动，所以能够使机翼进行往复拍打运动；因为第二减速器的输出轴还同轴连接有扭矩传感器，所以能够测得进行拍打运动时所需的扭力。因此，本实施例的一种直线电机驱动的机翼模拟试验台能够适应不同机翼类型，并通过模拟飞行器的起飞与降落、飞行时的机翼的拍打运动以及飞行器的横移运动来对不同扑翼规律的扑翼型飞行器的机翼进行受力分析实验，能够为机翼设计提供良好的实验支持。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种直线电机驱动的机翼模拟试验台，其特征在于，包括：

底部组件，具有底座、设置在所述底座下的四个轮子、设置在所述底座上的两个直线电机、设置在所述直线电机上的T形槽、固定在所述T形槽中的六轴测力传感器、固定在所述六轴测力传感器上的设有空心圆柱的底部支盘、过盈安装在所述底部支盘的空心圆柱中的长连接杆以及铰接在所述底座上的推杆；

机身组件，具有机身安装板、固定在所述机身安装板下方的用于与所述长连接杆连接的底部法兰盘、安装在所述机身安装板上的第一伺服电机、与所述第一伺服电机连接的第一减速器、与所述第一减速器的输出轴同轴安装的设有轴承的轴承安装板以及安装在所述轴承上的轴承盖；

两个胸部组件，对称设置在所述机身组件的两侧，均包括呈凵形的中心连接板、固定在所述中心连接板的后端的与所述第一减速器的输出轴配合连接的阶梯型法兰盘、与所述中心连接板一侧外壁连接的辅助支撑法兰盘、插入所述辅助支撑法兰盘中并通过螺栓进行固定的气囊支撑杆、设置在所述气囊支撑杆上的两个辅助支撑气囊、与所述中心连接板另一侧外壁连接的第二减速器、与所述第二减速器连接的第二伺服电机、与所述中心连接板两侧内壁连接的设有扁槽的凹形连接板以及通过传感器安装盘固定在所述凹形连接板中并与所述第二减速器的输出轴同轴连接的扭矩传感器；

两个第一翅组件，分别与两个所述胸部组件连接，包括设有用于与所述扁槽配合连接的扁平板的第一翅体、固定在所述第一翅体的两侧面处并与所述第一翅体的上下面形成两个长条形间隙的两个导向槽、插入所述长条形间隙中的两个导向板、同时夹持所述导向板和所述导向槽的用于进行位置固定的夹紧卡爪、固定安装在所述两个导向板的末端中的设有转轴孔的电机安装块以及安装在所述电机安装块上且电机转轴置于所述转轴孔中的第三伺服电机；以及

两个第二翅组件，分别与两个所述第一翅组件连接，包括第二翅体以及设置在所述第二翅体中的设有用于与所述转轴孔配合连接的带槽通孔的第二翅法兰，

其中，所述中心连接板中还设有光轴，所述光轴穿过所述凹形连接板与所述中心连接板的连接处，并穿过所述扭矩传感器，所述第二减速器的输出轴插入所述光轴中，

所述扁平板插入所述凹形连接板的所述扁槽内，并通过六角螺栓进行固定，从而将所述胸部组件与所述第一翅组件固定连接，

所述第二翅法兰插入所述转轴孔中，且所述第三伺服电机的电机转轴插入所述第二翅法兰的所述带槽通孔中，从而完成所述第一翅组件与所述第二翅组件的连接。

2.根据权利要求1所述的直线电机驱动的机翼模拟试验台，其特征在于：

其中，所述阶梯型法兰盘为具有凸缘的空心圆柱体，该凸缘内设有带槽的通孔，所述第一减速器的输出轴为具有凸起的实心圆柱体，且所述阶梯型法兰盘的外径与所述轴承的内径配合，使得所述阶梯型法兰盘置于所述轴承中，同时所述第一减速器的输出轴插入所述阶梯型法兰盘中，从而完成所述机身组件与所述胸部组件的匹配连接。

3.根据权利要求1所述的直线电机驱动的机翼模拟试验台，其特征在于：

其中，所述第二翅体为内部搭载有气囊的空心腔体结构，所述气囊上设有与外界连接的圆柱通孔，该圆柱通孔用于作为被实验机翼的安装孔。

4.根据权利要求1所述的直线电机驱动的机翼模拟试验台，其特征在于：

其中，所述导向板与所述第一翅体的接触面上还贴敷有用于增强摩擦力的高摩擦系数材料。

5.根据权利要求1所述的直线电机驱动的机翼模拟试验台，其特征在于：

其中，连接有所述第二减速器的所述中心连接板一侧的内壁与所述凹形连接板的连接处以及所述中心连接板另一侧的外壁与所述辅助支撑法兰盘的连接处均设有深沟球轴承。

6.根据权利要求5所述的直线电机驱动的机翼模拟试验台，其特征在于：

其中，所述光轴上安装有轴套，所述深沟球轴承的内圈通过所述轴套进行定位，

所述中心连接板还通过螺栓固定有轴承盖，所述深沟球轴承的外圈通过所述轴承盖进行定位。

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