CN110844047A - 一种载荷模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空机械传动设计技术领域，具体讲的是一种随速压变化的载荷机构。本发明载荷模拟装置包括基础弹簧(1)、凸轮(2)、滚轮(3)、滚轮摇臂(4)、速压调节摇臂(5)、传动连杆(6)、速压调节弹簧(7)、传动摇臂(8)、壳体(9)、主线系连接轴(10)、主线系传动摇臂(11)、速压调节舵机(12。其中：所述主线系传动摇臂(11)的一端与操纵系统主传动线系连接，另一端与主线系连接轴(10)固接，所述主线系连接轴(10)与凸轮(2)固连，所述主线系连接轴(10)通过旋转方式连接在壳体(9)上，所述凸轮(2)与滚轮(3)贴合，滚轮(3)与滚轮摇臂(4)连接。本发明能通过感知速压，调节杆力反馈，提升驾驶员的使用感受。
Description
技术领域
本发明涉及航空机械传动设计技术领域，具体讲的是一种随速压变化的载荷机构。
技术背景
随着航空技术的进步和安全性要求的提高，飞行操纵系统也在不断升级和完善，从最初的简单机械操纵系统逐步发展到可逆助力操纵系统、不可逆助力操纵系统、增稳系统和电传操纵系统。简单机械操纵系统是驾驶员通过机械传动部件直接操纵舵面，驾驶员直接感受全部的舵面载荷。可逆助力操纵系统又称有回力的助力操纵系统，是通过液压助力器驱动舵面，舵面上的气动载荷通过回力机构将一部分舵面载荷传给驾驶员，使驾驶员感觉到舵面气动载荷的变化。随着飞行包线的扩大，无法在全飞行包线内设计一个合适的回力比，于是取消了回力机构，发展为不可逆助力操纵系统。不可逆助力操纵系统中驾驶员不能感觉到舵面气动载荷的变化，于是需要增加一种载荷机构。
载荷机构应具有模拟舵面的气动载荷，给驾驶员提供合适的操纵感觉。由于飞行包线的扩大等原因，现有的弹簧载荷机构在低速时可以给驾驶员提供合适的操纵力感觉，但在高速时存在杆力过轻的现象，且较难设计其回力比。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种随速压变化的载荷机构，能通过感知速压，调节杆力反馈，提升驾驶员的使用感受。
为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：一种载荷模拟装置，所述装置包括基础弹簧1、凸轮2、滚轮3、滚轮摇臂4、速压调节摇臂5、传动连杆6、速压调节弹簧7、传动摇臂8、壳体9、主线系连接轴10、主线系传动摇臂11、速压调节舵机12，其中：
所述主线系传动摇臂11的一端与操纵系统主传动线系连接，另一端与主线系连接轴10固接，所述主线系连接轴10与凸轮2固连，所述主线系连接轴10通过旋转方式连接在壳体9上，所述凸轮2与滚轮3贴合，滚轮3与滚轮摇臂4连接，滚轮摇臂4通过旋转方式连接在壳体9上，滚轮摇臂4的一端与基础弹簧1的一端相连，另一端与速压调节弹簧7相连，基础弹簧1的另一端与壳体9连接，速压调节弹簧7与速压调节摇臂5的一端相连，速压调节摇臂5的另一端与传动连杆6的一端连接，速压调节摇臂5通过旋转方式连接在壳体9上，传动连杆6的另一端与传动摇臂8的一端相连，传动摇臂8的另一端与速压调节舵机12的一端相连，传动摇臂8通过旋转方式连接在壳体9上，速压调节舵机12的另一端连接在壳体9上。
可选的，滚轮摇臂4与速压调节弹簧7相连的一端摇臂长度、传动连杆6的长度、速压调节弹簧7的初始长度相同。
可选的，所述主线系传动摇臂11的一端与操纵系统主传动线系并联。
可选的，所述凸轮2的曲面根据模拟载荷要求设置。
可选的，基础弹簧1分别通过铰接方式与滚轮摇臂4和壳体9连接。
可选的，速压调节弹簧7分别通过铰接方式与滚轮摇臂4和速压调节摇臂5连接。
可选的，速压调节舵机12为伺服舵机。
可选的，滚轮3通过铰链方式连接在滚轮摇臂4上。
本发明具有以下有益效果：
提供给驾驶员力反馈，只需调节人感装置的输出力，不需要调节系统的传动比，简化了系统设计的复杂度。
并联与操纵系统主线系上，对操纵系统影响较小，相对其他设计对系统增重较小，产品故障后对操纵系统的安全性影响小。
附图说明
图1是本发明随速压变化载荷机构的正视图；
图2是本发明随速压变化载荷机构的俯视图；
图3是壳体内部的结构示意图；
图4低速压时本发明随速压变化载荷机构的原理图；
图5高速压时本发明随速压变化载荷机构的原理图；
图6电液伺服控制随速压变化载荷机构的原理图；
其中：1基础弹簧；2凸轮；3滚轮；4滚轮摇臂；5速压调节摇臂；6传动连杆；7速压调节弹簧；8传动摇臂；9壳体；10主线系连接轴；11主线系传动摇臂；12速压调节舵机。
具体实施方式
一种随速压变化的载荷机构，它包括基础弹簧1、凸轮2、滚轮3、滚轮摇臂4、速压调节摇臂5、传动连杆6、速压调节弹簧7、传动摇臂8、壳体9、主线系连接轴10、主线系传动摇臂11、速压调节舵机12。
主传动线系与摇臂11铰链连接，摇臂11与连接轴10固接。
基础弹簧1一端与壳体9铰链相连，另一端与滚轮摇臂4铰链相连，滚轮3铰链连接在滚轮摇臂4上。
凸轮2旋转安装在壳体上，并与旋转轴10固定连接，该凸轮型面为近似“T”型，需选用耐磨性好的金属或非金属材料，所述凸轮与滚轮3啮合。
速压调节舵机12一端与壳体相连，另一端与传动摇臂8铰链相连，摇臂8和传动连杆6铰链相连，传动连杆6和速压调节摇臂5铰链相连。
速压调节弹簧7一端与速压调节摇臂5铰链相连，另一端铰链连接在壳体转轴上。
所述壳体为机加件，壳体上有设置安装基础弹簧1、速压调速弹簧7、凸轮2以及速压调节舵机12的安装孔，这些安装孔的轴互相平行。
随速压变化载荷机构并联与主线系，不影响主线系传动，同时可以提供力反馈。
低速压时，传动线系带动摇臂11运动时，摇臂带动连接轴10转动，连接轴带动凸轮2转动，滚轮3沿凸轮型面移动，从而带动滚轮摇臂4顺时针转动，将基础弹簧1拉开，反馈力随主线系的位移量增加而增大。此时速压调节弹簧7不拉伸，和滚轮摇臂4随动。
在速压逐步增大时，速压调节舵机12接收来自于计算机的控制指令，将速压调节摇臂5推到相应位置，速压调节弹簧7被拉伸，此时能够提供额外的操纵力反馈。
下面对本发明做进一步详细说明，详见图1和图2。随速压变化的载荷机构包括基础弹簧1、凸轮2、滚轮3、滚轮摇臂4、速压调节摇臂5、传动连杆6、速压调节弹簧7、传动摇臂8、壳体9、主线系连接轴10、主线系传动摇臂11、速压调节舵机12。主传动线系与摇臂11铰链连接，摇臂11与连接轴10固接，基础弹簧1一端与壳体铰链相连，另一端与滚轮摇臂4铰链相连，滚轮3铰链连接在滚轮摇臂4上。凸轮2旋转安装在壳体上，并与旋转轴10固定连接，该凸轮型面为近似“T”型，所述凸轮与滚轮3啮合。速压调节舵机12一端与壳体相连，另一端与传动摇臂8铰链相连，摇臂8和传动连杆6铰链相连，传动连杆6和速压调节摇臂5铰链相连。速压调节弹簧7一端与速压调节摇臂5)铰链相连，另一端铰链连接在壳体转轴上。
本发明的工作原理是：在低速压时，主操纵系统运动，摇臂会带动转轴10转动，连接轴带动凸轮2转动，滚轮3沿凸轮型面移动，从而带动滚轮摇臂4顺时针转动，将基础弹簧1拉开，此时速压调节弹簧7不拉伸，和滚轮摇臂4随动。不论飞行员前推杆或是后拉杆，凸轮2带动滚轮摇臂3的运动都是正转，进而带动基础弹簧1的拉伸，使得操纵杆得到符合杆力梯度变化的力反馈。在速压逐步增大时，速压调节舵机12接收来自于计算机的控制指令，将速压调节摇臂5推到相应位置，使得速压调节弹簧7被拉伸。此时能够提供额外的操纵力反馈，进而提高操纵舒适度，更加符合人机功效。
在本发明具体技术方案中，在速压逐步增大时，通过速压调节舵机(12)调节速压调节摇臂(5)到相应位置，为电动控制驱动，换为电液伺服液压控制方式同样可以实现本发明如图6。
Claims (8)
1.一种载荷模拟装置，其特征在于，所述装置包括基础弹簧(1)、凸轮(2)、滚轮(3)、滚轮摇臂(4)、速压调节摇臂(5)、传动连杆(6)、速压调节弹簧(7)、传动摇臂(8)、壳体(9)、主线系连接轴(10)、主线系传动摇臂(11)、速压调节舵机(12)，其中：
所述主线系传动摇臂(11)的一端与操纵系统主传动线系连接，另一端与主线系连接轴(10)固接，所述主线系连接轴(10)与凸轮(2)固连，所述主线系连接轴(10)通过旋转方式连接在壳体(9)上，所述凸轮(2)与滚轮(3)贴合，滚轮(3)与滚轮摇臂(4)连接，滚轮摇臂(4)通过旋转方式连接在壳体(9)上，滚轮摇臂(4)的一端与基础弹簧(1)的一端相连，另一端与速压调节弹簧(7)相连，基础弹簧(1)的另一端与壳体(9)连接，速压调节弹簧(7)与速压调节摇臂(5)的一端相连，速压调节摇臂(5)的另一端与传动连杆(6)的一端连接，速压调节摇臂(5)通过旋转方式连接在壳体(9)上，传动连杆(6)的另一端与传动摇臂(8)的一端相连，传动摇臂(8)的另一端与速压调节舵机(12)的一端相连，传动摇臂(8)通过旋转方式连接在壳体(9)上，速压调节舵机(12)的另一端连接在壳体(9)上。
2.根据权利要求1所述的载荷模拟装置，其特征在于：滚轮摇臂(4)与速压调节弹簧(7)相连的一端摇臂长度、传动连杆(6)的长度、速压调节弹簧(7)的初始长度相同。
3.根据权利要求1所述的载荷模拟装置，其特征在于：所述主线系传动摇臂(11)的一端与操纵系统主传动线系并联。
4.根据权利要求1所述的载荷模拟装置，其特征在于：所述凸轮(2)的曲面根据模拟载荷要求设置。
5.根据权利要求1所述的载荷模拟装置，其特征在于：基础弹簧(1)分别通过铰接方式与滚轮摇臂(4)和壳体(9)连接。
6.根据权利要求1所述的载荷模拟装置，其特征在于：速压调节弹簧(7)分别通过铰接方式与滚轮摇臂(4)和速压调节摇臂(5)连接。
7.根据权利要求1所述的载荷模拟装置，其特征在于：速压调节舵机(12)为伺服舵机。
8.根据权利要求1所述的载荷模拟装置，其特征在于：滚轮(3)通过铰链方式连接在滚轮摇臂(4)上。
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