CN112504614A - 一种用于风洞天平校准的滚转复位装置 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，具体涉及风洞天平校准技术领域。一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，摆杆与滚转轴之间插接有连接销轴；滚珠丝杠转动连接在支架上，滑块螺纹连接在滚珠丝杠上，摆杆嵌合在滑块两侧的滚轮上；精密蜗轮蜗杆减速机连接螺旋齿换向器和滚珠丝杠，螺旋齿换向器上设有手轮轴，手轮轴上转动连接有第一齿轮，第一齿轮上啮合有第二齿轮，电机与第二齿轮同轴连接；销套包覆在连接销轴上，压杆转动连接在销套上，第一弹簧座与压杆螺纹连接，第二弹簧座连接机架，弹簧连接第一弹簧座和第二弹簧座之间。运用本发明技术方案克服了现有的滚转复位机构传动比小、且滚转复位精度低、校准效率慢的问题。

Description

一种用于风洞天平校准的滚转复位装置

技术领域

本发明涉及风洞天平校准技术领域，特别涉及一种用于风洞天平校准的滚转复位装置。

背景技术

风洞天平是风洞试验中直接测量作用在模型上气动力和力矩的高精度测量装置，在风洞试验前需对天平进行静态校准。校准时，天平通过支杆安装在校准架上，利用加载头向风洞天平施加标准载荷(砝码)，在标准载荷的作用下天平及支杆发生变形，因天平空间位置和姿态产生了变化，因此需由校准架对天平的空间位置和姿态进行调整复位。调整复位后数据采集系统采集风洞天平输出信号，完成一次加载采数，天平静态校准需多次加载采数，并由专用软件求得风洞天平吹风公式。滚转复位装置是校准架的组成部分，主要用于天平滚转角的调整复位。

目前校准架的滚转复位装置多采用蜗轮蜗杆形式，实际使用中，发现以下几点不足之处：

1、蜗轮蜗杆存在较大的啮合间隙，影响滚转复位精准度和校准效率；

2、传动比小，较小幅度的手轮转动会引起明显的滚转角变化。

发明内容

本发明意在提供一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，以解决现有的滚转复位装置传动比小、滚转复位精度低、校准效率慢的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，包括机架、滚转轴、滚转控制机构、传动机构、滚转力矩预载机构，

所述滚转轴的两端均设有圆锥滚子轴承和与圆锥滚子轴承连接的轴承端盖，所述圆锥滚子轴承和轴承端盖均设置在机架上，所述滚转轴上可拆卸连接有接头，所述接头与支杆之间设有连接螺栓；

所述滚转控制机构包括摆杆、支架、滚珠丝杠、导轨、滑块和滚轮，所述摆杆与滚转轴之间共同插接有连接销轴，所述滚转轴与摆杆之间还安装有深沟球轴承，两个所述支架螺栓连接在机架上，所述滚珠丝杠转动连接在两个支架之间，两根所述导轨对称设置在滚珠丝杠上下两侧的支架上，所述滑块内穿设有与滚珠丝杠螺纹连接的螺母，所述滑块上开有两个与导轨相配合的通孔，所述滑块的两侧均设有圆柱滚子轴承，所述滚轮与圆柱滚子轴承同轴连接，所述滚轮嵌合在摆杆上；

所述传动机构包括安装在机架上的精密蜗轮蜗杆减速机、精密螺旋齿换向器、电机和手轮，所述精密蜗轮蜗杆减速机的输出孔与滚珠丝杠连接，所述精密蜗轮蜗杆减速机的输入轴与精密螺旋齿换向器之间连接有联轴器，所述精密螺旋齿换向器上设有手轮轴，所述手轮轴上转动连接有第一齿轮，所述第一齿轮上啮合有第二齿轮，所述电机的输出轴与第二齿轮同轴连接，所述手轮转动连接在手轮轴的端部；

所述滚转力矩预载机构包括销套、压杆、第一弹簧座、第二弹簧座和弹簧，所述销套包覆在连接销轴上，所述压杆转动连接在销套上，所述第一弹簧座与压杆的自由端螺纹连接，所述第二弹簧座的一端穿过机架，所述第二弹簧座上穿过机架的一端螺纹连接有螺母，所述弹簧连接在第一弹簧座和第二弹簧座之间。

技术方案的原理及效果：本方案借助传动机构中的精密蜗轮蜗杆减速机和滚转控制机构中的摆杆和滑块来提高传动比，并利用传动机构来带动滚转控制机构的滚珠丝杠转动，滚珠丝杠转动后带动滑块在滚珠丝杠上往复移动，从而利用滚轮来带动摆杆往复摆动，并且利用连接销轴和滚转轴来带动风洞天平进行精确复位。利用滚转力矩预载机构在滚转轴上施加滚转力矩，将传动间隙集中于一个方向上，便于滚转复位的调整，提高了风洞天平滚转复位的效率与准确性。

进一步的，所述连接销轴由轴肩和一体成型在轴肩两侧的圆柱销构成，所述轴肩的直径大于圆柱销的直径，所述轴肩下侧的圆柱销上一体成型有圆锥销，所述轴肩上侧的圆柱销顶部开有螺纹孔；所述摆杆上设有与圆柱销相配合的销孔，所述滚转轴上设有与圆锥销相配合的锥销孔，所述摆杆的顶部还螺钉连接有与连接销轴相配合端盖。

通过上述设置，可将滚转轴和摆杆连接在一起使其共同转动，也可将两者进行拆分，便于天平常用方向间的切换。

进一步的，所述滚转轴上周向等距分布有四个锥销孔。

通过上述设置，可实现风洞天平在常用方向之间的切换，提高了校准复位的效率。

进一步的，所述销套与摆杆之间设有间隙。

通过上述设置，确保了预载力矩全部施加在滚转轴上。

进一步的，所述端盖上还设有安全盖。

通过上述设置，借助安全盖和端盖可防止连接销轴在使用过程中出现脱落的情况，提高了本方案运行的安全性和稳定性。

与现有技术相比，本方案的有益效果：

1、本方案中滚转角的精确复位由摆杆和滑块实现，摆杆力臂较长，滚珠丝杠的传动间隙较小，因此由传动间隙产生的滚转角误差较小；

2、本方案采用连接销轴定位的形式可实现风洞天平四个常用方向的切换，连接销轴的下侧为圆锥销，圆锥销具有定位精度高、加工简单、可重复使用的优点，同时通过滚转轴上4个锥销孔，实现了风洞天平四个常用方向(即±法向、±侧向)的切换；

3、本方案采用滚转力矩预载的形式将圆柱销间隙、摆杆与滚轮间隙、圆柱滚子轴承间隙、滚珠丝杠间隙的间隙集中于一个方向，提高了校准复位的效率；

4、本方案采用精密蜗轮蜗杆减速机、摆杆和滑块提高了传动比。

附图说明

图1是本发明一种用于风洞天平校准的滚转复位装置的结构示意图；

图2是本发明一种用于风洞天平校准的滚转复位装置滚转轴处的爆炸图；

图3是本发明一种用于风洞天平校准的滚转复位装置滚转控制机构的结构示意图；

图4是本发明一种用于风洞天平校准的滚转复位装置滚转控制机构中连接销轴的安装示意图；

图5是本发明一种用于风洞天平校准的滚转复位装置中连接销轴的结构示意图；

图6是本发明一种用于风洞天平校准的滚转复位装置传动机构的结构示意图；

图7是本发明一种用于风洞天平校准的滚转复位装置转力矩预载机构的结构示意图；

图8是本发明一种用于风洞天平校准的滚转复位装置转力矩预载机构中销套处的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架1、滚转轴2、滚转控制机构3、传动机构4、滚转力矩预载机构5、连接销轴6、圆锥滚子轴承7、轴承端盖8、接头9、定位销10、支杆11、连接螺栓12、摆杆13、深沟球轴承14、支架15、滚珠丝杠16、导轨17、滑块18、滚轮19、轴肩20、圆锥销21、端盖22、安全盖23、精密蜗轮蜗杆减速机24、精密螺旋齿换向器25、电机26、手轮27、联轴器28、手轮轴29、第一齿轮30、第二齿轮31、销套32、压杆33、第一弹簧座34、弹簧35、圆柱滚子轴承36、第二弹簧座37、螺母38。

实施例1

基本如附图1所示：一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，包括机架1、滚转轴2、滚转控制机构3、传动机构4、滚转力矩预载机构5。

如附图2所示，滚转轴2上周向等距开有四个锥销孔，四个销轴孔的锥度为1:50，摆杆13通过连接销轴6与滚转轴2连接，利用四个销轴孔可实现风洞天平在四个常用方向(即±法向、±侧向)之间切换。滚转轴2两端均设有圆锥滚子轴承7和与圆锥滚子轴承7螺栓连接的轴承端盖8，圆锥滚子轴承7和轴承端盖8均设置在机架1上，圆锥滚子轴承7用于滚转轴2的滚转支撑，轴承端盖8用于滚转轴2及圆锥滚子轴承7的轴向定位。滚转轴2的前端设有接头9，接头9螺钉连接在滚转轴2上，接头9与滚转轴2上还插接有直径10mm的定位销10；接头9与支杆11采用锥配合插接在一起，风洞天平安装在支杆11上，支杆11的右端螺纹连接有连接螺栓12，连接螺栓12用于拉紧支杆。

如附图3、附图4和附图5所示，滚转控制机构3包括摆杆13、支架15、滚珠丝杠16、导轨17、滑块18和滚轮19，摆杆13与滚转轴2之间共同插接有连接销轴6，连接销轴6由位于中部的轴肩20和一体成型在轴肩20上下两侧的圆柱销构成，借助圆柱销可实现摆杆13的定位，轴肩20的直径大于圆柱销的直径，轴肩20下侧的圆柱销上一体成型有与锥销孔相配合的圆锥销21，圆锥销21的锥度为1:50，借助圆锥销21可实现滚转轴2的定位，轴肩20上侧的圆柱销顶部开有螺纹孔，借助螺纹孔便于拔销；滚转轴2上开有与圆锥销21相配合的锥销孔，摆杆13上开有与圆柱销相同销孔，摆杆13的顶部螺钉连接有与连接销轴6相配合的端盖22，端盖22上还盖合有安全盖23，借助端盖22和安全盖23，可防止本复位机构在使用过程中出现连接销轴6脱落的情况，提高了本方案的稳定性和安全性。

滚转轴2与摆杆13之间还同轴连接有深沟球轴承14，支架15螺栓连接在机架1的左右两侧，滚珠丝杠16转动连接在支架15的中部，两根导轨17对称设置在滚珠丝杠16上下两侧的支架15上，滑块18内穿设有与滚珠丝杠16螺纹连接的螺母38，滑块18上开有两个与导轨17相配合的通孔，滑块18的两侧安装有圆柱滚子轴承36，滚轮19与圆柱滚子轴承36同轴连接，滚轮19嵌合在摆杆13上，摆杆13下侧开有供滚珠丝杠16、导轨17、滑块18和滚轮19嵌合的开口。

如附图6所示，传动机构4包括安装在机架1上的精密蜗轮蜗杆减速机24、精密螺旋齿换向器25、电机26和手轮27，精密蜗轮蜗杆减速机24位于机架1的底部后侧，精密蜗轮蜗杆减速机24的输出孔与滚珠丝杠16同轴连接，精密蜗轮蜗杆减速机24的输入轴与精密螺旋齿换向器25之间连接有联轴器28，精密螺旋齿换向器25位于精密蜗轮蜗杆减速机24的同侧，精密螺旋齿换向器25上同轴连接有手轮轴29，手轮轴29与滚珠丝杠16平行，手轮轴29的前端转动连接有第一齿轮30，第一齿轮30上右侧啮合有第二齿轮31，电机26的输出轴与第二齿轮31同轴连接，手轮27转动连接在手轮轴29的端部。

如附图7和附图8所示，滚转力矩预载机构5包括销套32、压杆33、第一弹簧座34、第二弹簧座37和弹簧35，销套32包覆在连接销轴6上且销套32位于端盖22和摆杆13之间，压杆33与销套32的左右两端均连接有螺钉，压杆33与销套32连接的一端采用“U”字形结构，第一弹簧座34和第二弹簧座37间隔设置在连接销轴6两侧的机架1上，第一弹簧座34与压杆33的自由端螺纹连接，第二弹簧座37的一端穿过机架1，且第二弹簧座37穿过机架1的一端螺纹连接有螺母38，两根弹簧35对称连接在第一弹簧座34和第二弹簧座37之间。

本方案的工作原理：首先利用连接销轴6、压杆33、第一弹簧座34、第二弹簧座37和弹簧35来使圆柱销间隙、摆杆13与滚轮19间隙、圆柱滚子轴承36间隙、滚珠丝杠16间隙的间隙集中于一个方向，提高了校准复位的效率。当加载的滚转力矩与弹簧35施加的力矩大小一、方向相反时再利用螺母38来调整弹簧35的长度，从而防止因滚转力矩加载的大小与弹簧35弹力大小一致、方向相反而造成滚转力矩预载失效的情况。

然后再利用电机26来带动第二齿轮31和第一齿轮30转动，从而借助手轮轴29、精密螺旋齿换向器25和精密蜗轮蜗杆减速机24将转动力传动给滚珠丝杠16，利用滚珠丝杠16来带动滑块18和滚轮19在滚珠丝杠16上往复移动，当滚轮19往复移动后可带动摆杆13和滚转轴2转动，从而可实现风洞天平滚转角在±10°内精确调节复位，提高了复位的效率。本实施例也可转动手轮27来带动滚珠丝杠16转动，借助手轮27可进一步过提高滚转角调节的精确性。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，其特征在于：包括机架、滚转轴、滚转控制机构、传动机构、滚转力矩预载机构，

所述滚转轴的两端均设有圆锥滚子轴承和与圆锥滚子轴承连接的轴承端盖，所述圆锥滚子轴承和轴承端盖均设置在机架上，所述滚转轴上可拆卸连接有接头，所述接头与支杆之间设有连接螺栓；

所述滚转控制机构包括摆杆、支架、滚珠丝杠、导轨、滑块和滚轮，所述摆杆与滚转轴之间共同插接有连接销轴，所述滚转轴与摆杆之间还安装有深沟球轴承，两个所述支架螺栓连接在机架上，所述滚珠丝杠转动连接在两个支架之间，两根所述导轨对称设置在滚珠丝杠上下两侧的支架上，所述滑块内穿设有与滚珠丝杠螺纹连接的螺母，所述滑块上开有两个与导轨相配合的通孔，所述滑块的两侧均设有圆柱滚子轴承，所述滚轮与圆柱滚子轴承同轴连接，所述滚轮嵌合在摆杆上；

所述传动机构包括安装在机架上的精密蜗轮蜗杆减速机、精密螺旋齿换向器、电机和手轮，所述精密蜗轮蜗杆减速机的输出孔与滚珠丝杠连接，所述精密蜗轮蜗杆减速机的输入轴与精密螺旋齿换向器之间连接有联轴器，所述精密螺旋齿换向器上设有手轮轴，所述手轮轴上转动连接有第一齿轮，所述第一齿轮上啮合有第二齿轮，所述电机的输出轴与第二齿轮同轴连接，所述手轮转动连接在手轮轴的端部；

所述滚转力矩预载机构包括销套、压杆、第一弹簧座、第二弹簧座和弹簧，所述销套包覆在连接销轴上，所述压杆转动连接在销套上，所述第一弹簧座与压杆的自由端螺纹连接，所述第二弹簧座的一端穿过机架，所述第二弹簧座上穿过机架的一端螺纹连接有螺母，所述弹簧连接在第一弹簧座和第二弹簧座之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，其特征在于：所述连接销轴由轴肩和一体成型在轴肩两侧的圆柱销构成，所述轴肩的直径大于圆柱销的直径，所述轴肩下侧的圆柱销上一体成型有圆锥销，所述轴肩上侧的圆柱销顶部开有螺纹孔；所述摆杆上设有与圆柱销相配合的销孔，所述滚转轴上设有与圆锥销相配合的锥销孔，所述摆杆的顶部还螺钉连接有与连接销轴相配合端盖。

3.根据权利要求2所述的一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，其特征在于：所述滚转轴上周向等距分布有四个锥销孔。

4.根据权利要求2所述的一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，其特征在于：所述销套与摆杆之间设有间隙。

5.根据权利要求4所述的一种用于风洞天平校准的滚转复位装置，其特征在于：所述端盖上还设有安全盖。

Images