CN111158262A - 一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置，包括：槽台、主轴、弹性力矩加载机构、摩擦力矩加载机构、惯性力矩加载机构、两个被试伺服机构和角度传感器；弹性力矩加载机构、摩擦力矩加载机构、惯性力矩加载机构和两个被试伺服机构通过螺栓顺序水平固定在槽台上，两个被试伺服机构分别位于惯性力矩加载机构的两侧；主轴固定在槽台上，并通过轴承将弹性力矩加载机构、摩擦力矩加载机构和惯性力矩加载机构相连。本装置可以保证在摩擦和弹性负载两种负载力矩模拟加载情况下，通过三种方式调节惯量，使惯性力矩大范围内精确可调，且有两个工位用来安装被试机构，从而实现两个不同工位下的被试舵机伺服机构的动静态加载的测试试验。

Description

一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置

技术领域

本发明涉及加载装置仿真技术领域，尤其涉及一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置。

背景技术

被动式力加载系统是进行伺服机构地面半实物仿真的主要设备之一，其在工程领域也称作负载模拟器，或者加载系统。它的功能是在实验室条件下模拟伺服机构所受的各种载荷，从而检测伺服机构系统的技术性能指标，将经典的自破坏性全实物实验转化为实验室条件下的预测性研究，具有良好的可控性、无破坏性、全天候以及操作简单方便的优点，并且这种实验可以多次重复，因而能提供安全的研究环境，缩短研制周期、节约研发费用、提高可靠性和成功率。

通过在实验室环境下，对被试舵机在各种加载工况下的各种运动结果数据的采集，来分析被试舵机的动静态性能、稳定性及可靠性等指标要求。目前负载模拟器多用于单工位加载，且对惯量负载力矩加载形式较为单一，存在加载范围小和惯量调节复杂等问题。

发明内容

本发明提供了一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置，以解决现有技术问题中存在的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本实施例提供了一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置，包括：槽台2、主轴3、弹性力矩加载机构4、摩擦力矩加载机构5、惯性力矩加载机构6、两个被试伺服机构7和角度传感器8；

所述弹性力矩加载机构4、摩擦力矩加载机构5、惯性力矩加载机构6和两个被试伺服机构7通过螺栓顺序水平固定在所述槽台2上，所述两个被试伺服机构7分别位于所述惯性力矩加载机构6的两侧；

所述主轴3固定在所述槽台2上，并通过轴承将所述弹性力矩加载机构4、摩擦力矩加载机构5和惯性力矩加载机构6相连。

优选地,弹性力矩加载机构4包括：弹性调节板4.1、夹持机构4.2、拨叉机构4.3、夹紧套4.4和角度限位机构4.5；

所述弹性调节板4.1的两端分别通过螺栓与夹持机构4.2和拨叉机构4.3的一端固定，拨叉机构4.3的另一端通过夹紧套4.4和主轴3连接，夹紧套4.4的底端通过螺栓固定在槽台2上，拨叉机构下端安装角度限位机构4.5，角度限位机构通过螺栓固定在槽台2上，夹持机构4.2的底端通过螺栓固定在槽台2上。

优选地,摩擦力矩加载机构5包括：摩擦盘5.1、两个摩擦片5.2、连接板5.3、两个液压加载缸5.4和摩擦力矩加载机构底座5.5；

所述摩擦盘5.1套装在主轴3上，两个摩擦片5.2安装于摩擦盘5.1的两侧，两个液压加载缸5.4通过螺栓固定在摩擦力矩加载机构底座5.5上，并且分别位于两个摩擦片5.2的两侧，并分别与两个摩擦片5.2接触，连接板5.3通过螺栓与两侧的液压加载缸5.4连接，液压加载缸5.4与摩擦力矩加载机构底座5.5螺栓连接固定，摩擦力矩加载机构底座5.5通过螺栓固定在槽台2上。

优选地,惯性力矩加载机构6包括惯量调节机构Ⅰ、惯量调节机构Ⅱ、惯量调节机构Ⅲ；

惯量调节机构Ⅰ为两个半圆的质量圆盘与固定套6.4通过螺栓固定拼接成一个质量圆盘，然后套装在主轴3上，主轴3通过轴承座6.6固定在槽台2上；

惯量调节机构Ⅱ包括质量块6.2和摇臂6.5，质量块6.2安装在摇臂6.5上端并与摇臂6.5刚性连接，用于通过改变固定在摇臂6.5上方的不同种类质量块的数量，改变系统的转动惯量，实现不同的惯性力矩加载；

惯量调节机构Ⅲ包括质量方盘6.3和摇臂6.5，摇臂6.5套装在主轴3上，与主轴通过轴肩固定，质量方盘6.3安装在摇臂侧面，质量方盘6.3与主轴3同轴心，用于通过改变固定在摇臂上的质量方盘的数量，改变系统的转动惯量，实现不同的惯性力矩的加载。

优选地,摇臂左端、右端分别通过螺柱和锁紧螺母连接两个被试伺服机构7的上端，两个被试伺服机构7的下端通过螺栓固定在槽台2上。

优选地,该装置还包括试验台架1，所述试验台架1的下端通过螺栓固定于地面上，上端通过螺栓固定槽台2。

优选地,试验台架1由钢板焊接而成。

优选地,槽台2整体呈“T”型，以一定的间距阵列T型槽，用于通过支座将弹性力矩加载机构4、摩擦力矩加载机构5和惯性力矩加载机构6固定。

优选地,角度传感器8通过螺栓固定在主轴3的伸出端，用于测量主轴的旋转角度。

由上述本发明的用于舵机的双工位负载模拟工装装置提供的技术方案可以看出，本发明装置通过设计一种新型惯性力矩加载机构，可以保证在摩擦和弹性负载两种负载力矩模拟加载情况下，通过三种方式调节惯量，使惯性力矩大范围内精确可调，且有两个工位用来安装被试机构，从而实现两个不同工位下的被试舵机伺服机构的动静态加载的测试试验，本装置结构紧凑、可控性好，并且安装维护方便。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例提供的一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置结构示意图；

图2为舵机双工位模拟工装装置俯视图；

图3为舵机双工位模拟工装装置前视图；

图4为舵机双工位模拟工装装置右视图；

图5为舵机双工位模拟工装装置的弹性力矩加载机构结构示意图；

图6为舵机双工位模拟工装装置的摩擦力矩加载机构结构示意图；

图7舵机双工位模拟工装装置中惯性力矩加载机构结构示意图；

图8为舵机双工位模拟工装装置的摇臂结构示意图；

附图标记说明：

1、试验台架，2、槽台，3、主轴，4、弹性力矩加载机构，4.1、弹性调节板，4.2、夹持机构，4.3、拨叉机构，4.4、夹紧套，4.5、角度限位机构，5、摩擦力矩加载机构，5.1、摩擦盘，5.2、摩擦片，5.3、连接板，5.4、液压加载缸，5.5、摩擦力矩加载机构底座，6、惯性力矩加载机构，6.1、质量圆盘，6.2、质量块，6.3、质量方盘，6.4、固定套，6.5、摇臂，6.6、轴承座，7、被试伺服机构，8、角度传感器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明。

实施例

图1为本实施例提供的一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置结构示意图，图2为舵机双工位模拟工装装置俯视图；图3为舵机双工位模拟工装装置前视图；图4为舵机双工位模拟工装装置右视图；参照图1至图4，该装置包括：试验台架1、槽台2、主轴3、弹性力矩加载机构4、摩擦力矩加载机构5、惯性力矩加载机构6、两个被试伺服机构7和角度传感器8。

弹性力矩加载机构4、摩擦力矩加载机构5、惯性力矩加载机构6和两个被试伺服机构7通过螺栓顺序水平固定在槽台2上(沿主轴轴向水平布置)，两个被试伺服机构7分别位于惯性力矩加载机构6的两侧。

主轴3固定在槽台2上，并通过轴承将弹性力矩加载机构4、摩擦力矩加载机构5和惯性力矩加载机构6相连。

图5为舵机双工位模拟工装装置的弹性力矩加载机构结构示意图，参照图5，弹性力矩加载机构4包括：弹性调节板4.1、夹持机构4.2、拨叉机构4.3、夹紧套4.4和角度限位机构4.5。弹性调节板4.1的两端分别通过螺栓与夹持机构4.2和拨叉机构4.3的一端固定，左端通过4个螺栓与夹持机构4.2连接，右端通过8个螺栓与拨叉机构4.3连接，拨叉机构4.3的另一端通过夹紧套4.4和主轴3连接，夹紧套4.4的底端通过螺栓固定在槽台2上，拨叉机构下端安装角度限位机构4.5，角度限位机构通过螺栓固定在槽台2上，夹持机构4.2的底端通过4个螺栓固定在槽台2上。弹性调节板4.1随拨叉机构4.3摆动，当主轴3旋转时，弹性调节板4.1在拨叉机构4.3的作用下产生弯曲变形，反应在主轴3上的反力作为弹性负载，弹性力矩的大小可通过调整弹性调节板的跨度来实现。示意性地，弹性力矩梯度调节范围为100N·m/°～300N·m/°，额定值为200N·m/°。弹性调节板4.1为悬臂弹性板。

图6为舵机双工位模拟工装装置的摩擦力矩加载机构结构示意图，参照图6，摩擦力矩加载机构5包括：摩擦盘5.1、两个摩擦片5.2、连接板5.3、两个液压加载缸5.4和摩擦力矩加载机构底座5.5。摩擦力矩加载机构采用液压加载方式。

摩擦盘5.1套装在主轴3上，两个摩擦片5.2安装于摩擦盘5.1的两侧，两个液压加载缸5.4通过螺栓固定在摩擦力矩加载机构底座5.5上，并且分别位于两个摩擦片5.2的两侧，并分别与两个摩擦片5.2接触，连接板5.3通过4个螺栓与两侧的液压加载缸5.4连接，液压加载缸5.4与摩擦力矩加载机构底座5.5螺栓连接固定，摩擦力矩加载机构底座5.5通过4个螺栓固定在槽台2上。摩擦负载加载方式通过液压加载缸对摩擦片施力，通过摩擦片与摩擦盘发生干摩擦产生摩擦力矩，以实现对负载摩擦力矩的模拟。示意性地，静摩擦力矩的加载范围为50N·m～800N·m。

图7舵机双工位模拟工装装置中惯性力矩加载机构结构示意图，参照图7，惯性力矩加载机构6包括惯量调节机构Ⅰ、惯量调节机构Ⅱ、惯量调节机构Ⅲ。

其中，惯量调节机构Ⅰ为两个半圆的质量圆盘6.1与固定套6.4通过螺栓固定拼接成一个质量圆盘，然后套装在主轴3上，由轴肩固定，主轴3通过轴承座6.6固定在槽台2上。通过改变固定在轴上的质量圆盘(6.1)的数量，改变系统的转动惯量，实现不同的惯性力矩加载，该机构能调节的惯量范围较小。

惯量调节机构Ⅱ和惯量调节机构Ⅲ均是以一种新型摇臂(6.5)为主体，通过不同的连接方式连接一定数量的质量块、质量方盘，从而改变系统转动惯量。

惯量调节机构Ⅱ包括质量块6.2和摇臂6.5(图8为舵机双工位模拟工装装置的摇臂结构示意图)，质量块6.2安装在摇臂6.5上端并通过4个长螺柱和锁紧螺母与摇臂6.5刚性连接，用于通过改变固定在摇臂6.5上方的两种不同种类的质量块的数量，改变系统的转动惯量，实现不同的惯性力矩加载，该机构能调节的惯量范围较大。

惯量调节机构Ⅲ包括质量方盘6.3和摇臂6.5，摇臂6.5套装在主轴3上，与主轴通过轴肩固定，平键连接，质量方盘6.3安装在摇臂侧面，在斜对角通过螺栓固定在摇臂上，质量方盘6.3与主轴3同轴心，用于通过改变固定在摇臂上的质量方盘的数量，改变系统的转动惯量，实现不同的惯性力矩的加载，该机构能调节的惯量范围较小。

通过这三种惯量调节机构达到改变整个系统转动惯量的目的。这种以摇臂为主体的结构设计形式和不同的连接形式，利于各个调节机构的安装与拆卸检修，且使惯量调节更为方便，调节范围更大。转动惯量在0.3kg·m²～12kg·m²之间调节。

摇臂左端、右端分别通过螺柱和锁紧螺母连接两个被试伺服机构7的上端，两个被试伺服机构7的下端通过螺栓固定在槽台2上，被试伺服机构为需要进行测试试验的舵机，每种工位下的舵机需要的惯性负载力矩不同，通过惯量调节机构调节系统转动惯量可以满足不同工位下舵机的模拟惯性负载力矩，可以实现单工位和双工位试验。

试验台架1的下端通过螺栓固定于地面上，上端通过螺栓固定槽台2。试验台架1由钢板焊接而成。充分保证了台架整体结构的设计刚度，以实现大加载力矩下的平台安全性与可靠性。

槽台2整体呈“T”型，以一定的间距阵列T型槽，用于通过支座将弹性力矩加载机构4、摩擦力矩加载机构5和惯性力矩加载机构6固定。

角度传感器8通过螺栓固定在主轴3的伸出端，用于测量主轴的旋转角度。

弹性力矩加载机构、摩擦力矩加载机构、惯性力矩加载机构分别实现了对被试伺服机构的弹性负载、摩擦负载、惯性负载三种负载力矩的模拟加载。三个加载机构可以单独工作和组合工作，从而实现三种负载力矩的单独施加或组合施加。

在实际应用中，上述处理装置也可以设置在其它位置。本发明实施例并不局限上述信号处理装置的具体放置位置，上述处理装置在模拟工装装置内部中的任何放置方式，若符合需要都在本发明实施例的保护范围中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于舵机的双工位负载模拟工装装置，其特征在于，包括：槽台(2)、主轴(3)、弹性力矩加载机构(4)、摩擦力矩加载机构(5)、惯性力矩加载机构(6)、两个被试伺服机构(7)和角度传感器(8)；

所述弹性力矩加载机构(4)、摩擦力矩加载机构(5)、惯性力矩加载机构(6)和两个被试伺服机构(7)通过螺栓顺序水平固定在所述槽台(2)上，所述两个被试伺服机构(7)分别位于所述惯性力矩加载机构(6)的两侧；

所述主轴(3)固定在所述槽台(2)上，并通过轴承将所述弹性力矩加载机构(4)、摩擦力矩加载机构(5)和惯性力矩加载机构(6)相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的弹性力矩加载机构(4)包括：弹性调节板(4.1)、夹持机构(4.2)、拨叉机构(4.3)、夹紧套(4.4)和角度限位机构(4.5)；

所述弹性调节板(4.1)的两端分别通过螺栓与夹持机构(4.2)和拨叉机构(4.3)的一端固定，拨叉机构(4.3)的另一端通过夹紧套(4.4)和主轴(3)连接，夹紧套(4.4)的底端通过螺栓固定在槽台(2)上，拨叉机构下端安装角度限位机构(4.5)，角度限位机构通过螺栓固定在槽台(2)上，夹持机构(4.2)的底端通过螺栓固定在槽台(2)上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的摩擦力矩加载机构(5)包括：摩擦盘(5.1)、两个摩擦片(5.2)、连接板(5.3)、两个液压加载缸(5.4)和摩擦力矩加载机构底座(5.5)；

所述摩擦盘(5.1)套装在主轴(3)上，两个摩擦片(5.2)安装于摩擦盘(5.1)的两侧，两个液压加载缸(5.4)通过螺栓固定在摩擦力矩加载机构底座(5.5)上，并且分别位于两个摩擦片(5.2)的两侧，并分别与两个摩擦片(5.2)接触，连接板(5.3)通过螺栓与两侧的液压加载缸(5.4)连接，液压加载缸(5.4)与摩擦力矩加载机构底座(5.5)螺栓连接固定，摩擦力矩加载机构底座(5.5)通过螺栓固定在槽台(2)上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的惯性力矩加载机构(6)包括惯量调节机构Ⅰ、惯量调节机构Ⅱ、惯量调节机构Ⅲ；

惯量调节机构Ⅰ为两个半圆的质量圆盘与固定套(6.4)通过螺栓固定拼接成一个质量圆盘，然后套装在主轴(3)上，主轴(3)通过轴承座(6.6)固定在槽台(2)上；

惯量调节机构Ⅱ包括质量块(6.2)和摇臂(6.5)，质量块(6.2)安装在摇臂(6.5)上端并与摇臂(6.5)刚性连接，用于通过改变固定在摇臂(6.5)上方的不同种类质量块的数量，改变系统的转动惯量，实现不同的惯性力矩加载；

惯量调节机构Ⅲ包括质量方盘(6.3)和摇臂(6.5)，摇臂(6.5)套装在主轴(3)上，与主轴通过轴肩固定，质量方盘(6.3)安装在摇臂侧面，质量方盘(6.3)与主轴(3)同轴心，用于通过改变固定在摇臂上的质量方盘的数量，改变系统的转动惯量，实现不同的惯性力矩的加载。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的摇臂左端、右端分别通过螺柱和锁紧螺母连接两个被试伺服机构(7)的上端，两个被试伺服机构(7)的下端通过螺栓固定在槽台(2)上。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括试验台架(1)，所述试验台架(1)的下端通过螺栓固定于地面上，上端通过螺栓固定槽台(2)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述试验台架(1)由钢板焊接而成。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的槽台(2)整体呈“T”型，以一定的间距阵列T型槽，用于通过支座将弹性力矩加载机构(4)、摩擦力矩加载机构(5)和惯性力矩加载机构(6)固定。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的角度传感器(8)通过螺栓固定在主轴(3)的伸出端，用于测量主轴的旋转角度。

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