CN115016090A - 一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，包括底座，所述底座上滑动设置有U形支撑架体，所述U形支撑架体内可升降设置有升降托盘，所述升降托盘上可转动连接有U形支架，且所述U形支架与所述升降托盘之间设置有偏航调节机构；所述U形支架内铰接有用于安装主镜的主镜镜架，且所述主镜镜架与所述U形支架之间设置有俯仰调节机构。本发明在对主镜稳定支撑的同时，能够对主镜的多角度进行快速调整，具有缩短纹影仪调节时间、节省人力资源、提高风洞试验效率的有益效果。

Description

一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统

技术领域

本发明涉及纹影光学系统，更具体的说，本发明涉及一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统。

背景技术

纹影仪的工作原理是利用光在被测流动中的折射率梯度正比于流场的气流密度的原理，将流动中的密度梯度转变为所记录图片上光强的相对变化，获得流场中密度变化的可观察、可分辨的图像。传统的风洞纹影仪通常是由四部分组成，包括两套主反射镜系统，一套光源狭缝系统，一套刀口成像系统。在进行风洞试验时，每变换一个测量工位，这四部分都需要进行一次光路调节，以保证成像系统得到清晰的纹影图像。

在现有技术中，随着纹影仪的光学系统口径增大，主反射镜的直径和重量会增加，在大口径风洞纹影试验的过程中，需要多次调节重量较大的主反射镜的多个角度以达到光路找准的目的，然而在现有技术中主反射镜系统采用手动调节的方式完成光路对准定位，因为主反射镜的重量较大，在调节过程中需要在调整位置精准的同时提供稳定的支撑，找准和支撑的过程需要技术人员与多个工人经长时间配合协作才能够完成，因此现有技术存在调整工作繁重复杂、所需时间过长、占用人力资源过多、调节精度不高、对调试人员专业知识和经验要求较高等问题，严重影响了风洞试验质量和效率。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，包括底座，所述底座上滑动设置有U形支撑架体，所述U形支撑架体内可升降设置有升降托盘；

所述升降托盘上可转动连接有U形支架，且所述U形支架与所述升降托盘之间设置有偏航调节机构；

所述U形支架内铰接有用于安装主镜的主镜镜架，且所述主镜镜架与所述U形支架之间设置有俯仰调节机构。

优选的是，其中，所述U形支撑架体滑动设置在所述底座上的方式为：

所述底座的顶端两侧平行设置有两根导轨，所述底座的内部一侧固定连接有第一伺服电机和减速机，且所述第一伺服电机与所述减速机传动连接，所述减速机还传动连接有第一丝杆，所述底座的内部另一侧还固定连接有支撑座，所述第一丝杆的一端部通过轴承与所述支撑座可转动连接；

所述U形支撑架体的底端两侧分别对称设置有多个滑块，各所述滑块分别与各所述导轨滑动连接，所述U形支撑架体的底端中间位置还固定连接有丝母座，所述丝母座贯通连接有丝母，所述丝母与所述第一丝杆螺纹连接；

所述U形支撑架体的底端一侧还对称的固定连接有多个锁紧块，各所述锁紧块分别与对应的所述导轨可拆卸连接。

优选的是，其中，所述升降托盘可升降设置在所述U形支撑架体内的方式为：

所述U形支撑架体的内部中间位置固定连接有第二伺服电机，且所述第二伺服电机传动连接有T型减速机，所述U形支撑架体的两侧还固定连接有两个直角减速机，各所述直角减速机分别通过传动轴与所述T型减速机传动连接，且各所述直角减速器均传动连接有第二丝杆，所述U形支撑架体的两侧还分别固定连接有多根导向光轴，且多根所述导向光轴分别与各所述第二丝杆相对应；

所述升降托盘的两侧中间位置均贯通连接有升降螺母，各所述升降螺母分别与各所述第二丝杆螺纹连接，所述升降托盘的两侧还贯通连接有多个直线轴承，各所述直线轴承与各所述导向光轴套设连接。

优选的是，其中，所述U形支架可转动连接在所述升降托盘上的方式为：

所述升降托盘的顶端中间位置固定连接有第一轴承座，所述第一轴承座内设置有轴承，且所述轴承的外环与所述第一轴承座固定连接，U形支架的底端中间位置固定连接有第二轴承座，所述第二轴承座与所述轴承的内环固定连接，且所述第二轴承座与所述第一轴承座抵近。

优选的是，其中，所述偏航调节机构包括：

第一扇形蜗轮，其固定连接在所述升降托盘的顶端一侧；

第一蜗杆，其可转动的连接在所述U形支架的底部，且所述第一蜗杆与所述第一扇形蜗轮传动连接；

第一手轮，其与所述第一蜗杆的一端固定连接。

优选的是，其中，所述主镜镜架铰接在所述U形支架内的方式为：所述主镜镜架的两侧中间位置均固定连接有耳轴，所述U形支架的顶端两侧均固定连接耳轴座，各所述耳轴座与各所述耳轴套设连接。

优选的是，其中，所述俯仰调节机构包括：

第二扇形蜗轮，其固定连接在一侧所述耳轴的末端；

第二蜗杆，其可转动连接所述U形支架的顶部一侧；

第二手轮，其固定连接在所述第二蜗杆的一端。

优选的是，其中，所述主镜镜架包括：

用于限制所述主镜前后活动的镜框，其与所述U形支架铰接，且所述镜框内对称的铰接有用于限制所述主镜活动范围的多个弧形抵块，所述镜框内的顶部两侧还固定连接有两个连接块：

用于托举所述主镜底部的钢带，其设置在所述镜框内，且所述钢带的两端均固定连接有U形连接件，各所述U形连接件的顶端均一体成型凸出设置有螺杆，各所述螺杆与各所述连接块套设连接；

两个调节件，其分别与两个所述螺杆螺纹连接，且各所述调节件的底端与各所述连接块的顶端抵靠。

优选的是，其中，所述底座的底端还对称的固定连接有多个减振垫。

本发明至少包括以下有益效果：

其一，本发明在对主镜稳定支撑的同时，能够对主镜的多角度进行快速调整，具有缩短纹影仪调节时间、节省人力资源、提高风洞试验效率的有益效果。

其二，在本发明中，通过钢带吊装固定的方式，扩大主镜的受力面积，减轻主镜受到的集中应力强度，防止主镜产生形变从而提高成像质量。通过镜框限制主镜的前后活动位置，通过多个弧形抵块限制主镜在镜框内的活动范围，防止主镜脱离镜框造成损坏，并且通过钢带托举主镜的底部，调整主镜在镜框内的位置。通过拧动调节件带动螺杆进行上升或下降，从而U形连接件带动钢带在镜框内进行上升或下降，达到调整主镜在镜框内的位置，以及调整主镜应力接触面的目的。

其三，在本发明中，通过多个减振垫减缓外部振动对底座上各部件的影响，具有保障结构稳定性、保障光路投射效果的有利之处。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的底座结构示意图。

图3为本发明的U形支撑架体和升降托盘连接示意图。

图4为本发明的U形支撑架体结构示意图。

图5为本发明的升降托盘结构示意图。

图6为本发明的U形支架结构示意图。

图7为本发明的主镜镜架外部结构示意图。

图8为本发明的主镜镜架内部结构示意图。

图9为本发明的U形连接件连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，在本发明的描述中，术语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，并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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明的一种实现形式，其中包括底座1，所述底座1上滑动设置有U形支撑架体2，所述U形支撑架体2内可升降设置有升降托盘3；

所述升降托盘3上可转动连接有U形支架4，且所述U形支架4与所述升降托盘3之间设置有偏航调节机构5；

所述U形支架4内铰接有用于安装主镜8的主镜镜架6，且所述主镜镜架6与所述U形支架4之间设置有俯仰调节机构7。

工作原理：在对主镜8的左右位置进行调整时，U形支撑架体2在底座1上进行滑动，从而带动升降托盘3进行滑动，升降托盘再通过U形支架4带动主镜镜架6进行滑动，从而达到调整主镜8左右位置的效果。在对主镜8的上下位置进行调整时，升降托盘3在U形支撑架体2内进行升降，从而升降托盘3通过U形支架4带动主镜镜架6进行升降，达到调整主镜8上下位置的效果。在对主镜8的左右偏转角度进行调整时，通过偏航调节机构5带动U形支架4在升降托盘3上进行左右转动，从而使得U形支架4带动主镜镜架6进行左右转动，达到调整主镜8左右偏转角度的效果。在对主镜8的上下偏转角度进行调整时，通过俯仰调节机构7带动主镜镜架6在U形支架4内进行上下偏转，达到调整主镜8上下偏转角度的效果。在这种技术方案中，在对主镜8稳定支撑的同时，够对主镜8的多角度进行快速调整，具有缩短纹影仪调节时间、节省人力资源、提高风洞试验效率的有益效果。

如上述方案中，所述U形支撑架体2滑动设置在所述底座1上的方式为：

如图2所示，所述底座1的顶端两侧平行设置有两根导轨11，所述底座1的内部一侧固定连接有第一伺服电机12和减速机13，且所述第一伺服电机12与所述减速机13传动连接，所述减速机13还传动连接有第一丝杆14，所述底座1的内部另一侧还固定连接有支撑座15，所述第一丝杆14的一端部通过轴承与所述支撑座15可转动连接；

所述U形支撑架体2的底端两侧分别对称设置有多个滑块21，各所述滑块21分别与各所述导轨11滑动连接，所述U形支撑架体2的底端中间位置还固定连接有丝母座22，所述丝母座22贯通连接有丝母23，所述丝母23与所述第一丝杆14螺纹连接；

所述U形支撑架体2的底端一侧还对称的固定连接有多个锁紧块24，各所述锁紧块24分别与对应的所述导轨11可拆卸连接。

工作原理：在需要对主镜8进行左右调节时，第一伺服电机12顺时针或逆时针进行转动，第一伺服电机12通过减速机13带动第一丝杆14进行转动，通过减速机13减缓第一伺服电机12的转速后带动第一丝杆14进行转动，从而通过丝母座22带动U形支撑架体2沿两根导轨11向左或向右进行渐进的移动，达到对主镜8左右调节的作用。并且当主镜8左右位置移动到位时，将多个锁紧块24与导轨11进行可拆卸连接，固定U形支撑架体2在底座1上的位置。采用这种方式具有简化左右调整过程、保障连接稳定性、提升左右调整精度的有利之处。

如上述方案中，所述升降托盘3可升降设置在所述U形支撑架体2内的方式为：

如图3、图4所示，所述U形支撑架体2的内部中间位置固定连接有第二伺服电机25，且所述第二伺服电机25传动连接有T型减速机26，所述U形支撑架体2的两侧还固定连接有两个直角减速机27，各所述直角减速机27分别通过传动轴28与所述T型减速机26传动连接，且各所述直角减速器27均传动连接有第二丝杆29，所述U形支撑架体2的两侧还分别固定连接有多根导向光轴210，且多根所述导向光轴210分别与各所述第二丝杆29相对应；

如图5所示，所述升降托盘3的两侧中间位置均贯通连接有升降螺母32，各所述升降螺母32分别与各所述第二丝杆29螺纹连接，所述升降托盘3的两侧还贯通连接有多个直线轴承33，各所述直线轴承33与各所述导向光轴210套设连接。

工作原理：在需要对主镜8的上下位置进行调节时，第二伺服电机25顺时针或逆时针进行转动，第二伺服电机25通过T型减速机26带动两个直角减速机27进行转动，再通过两个直角减速机27带动两根第二丝杆29进行减速转动，从而升降托盘3通过两个升降螺母32与两根第二丝杆29的配合，沿多根导向光轴210进行渐进的上下滑动，达到对主镜8上下调节的作用。采用这种方式具有简化上下调整过程、保障连接稳定性、提升上下调整精度的有利之处。

如上述方案中，所述U形支架4可转动连接在所述升降托盘3上的方式为：

如图5、图6所示，所述升降托盘3的顶端中间位置固定连接有第一轴承座31，所述第一轴承座31内设置有轴承，且所述轴承的外环与所述第一轴承座31固定连接，U形支架4的底端中间位置固定连接有第二轴承座41，所述第二轴承座41与所述轴承的内环固定连接，且所述第二轴承座41与所述第一轴承座31抵近。

工作原理：在U形支架4进行转动时，通过第一轴承座31、第二轴承座41以及轴承的配合，限制U形支架4在升降托盘3上的活动位置，并且保障U形支架4在升降托盘3上能够实现顺时针或逆时针的自由转动，采用这种方式具有保障连接稳定性的同时保障转动灵活性的有利之处。

如上述方案中，所述偏航调节机构5包括：

第一扇形蜗轮51，其固定连接在所述升降托盘3的顶端一侧；

第一蜗杆52，其可转动的连接在所述U形支架4的底部，且所述第一蜗杆52与所述第一扇形蜗51轮传动连接；

第一手轮53，其与所述第一蜗杆52的一端固定连接。

工作原理：在需要对主镜8的左右偏转角度进行调整时，顺时针或逆时针拧动第一手轮53，从而第一蜗杆52通过第一扇形蜗轮51的配合，带动U形支架4在升降托盘3上进行顺时针转动或逆时针转动，达到对主镜8的左右偏转角度调节的作用。并且在主镜8的左右偏转角度调节到位时，通过第一蜗杆52和第一扇形蜗轮51啮合限制U形支架4的活动位置，防止其他部件运作时U形支架4发生偏转，采用这种方式实现主镜8左右偏转角度的调节，具有便于操作、保障连接稳定性、保障左右偏转角度调整效果的有利之处。

如上述方案中，所述主镜镜架6铰接在所述U形支架4内的方式为：如图7所示，所述主镜镜架6的两侧中间位置均固定连接有耳轴61，所述U形支架4的顶端两侧均固定连接耳轴座62，各所述耳轴座62与各所述耳轴61套设连接。通过耳轴61和耳轴座62的配合使用，将主镜镜6架铰接在U形支架4内的方式，具有保障连接稳定性的同时保障转动灵活性的有利之处。

如上述方案中，所述俯仰调节机构7包括：

第二扇形蜗轮71，其固定连接在一侧所述耳轴61的末端；

第二蜗杆72，其可转动连接所述U形支架4的顶部一侧；

第二手轮73，其固定连接在所述第二蜗杆72的一端。

工作原理：在需要对主镜8的上下偏转角度进行调整时，顺时针或逆时针转动第二手轮73，从而第二蜗杆72通过第二扇形蜗轮71带动主镜镜架6进行顺时针转动或逆时针转动，达到对主镜8的上下偏转角度调节的作用。并且在主镜8的上下偏转角度调整到位时，通过第二蜗杆72和第二扇形蜗轮71的啮合限制主镜镜架6的活动位置，防止主镜镜架6再次偏转，采用这种方式实现主镜8上下偏转角度的调节，具有便于操作、保障连接稳定性、保障上下偏转角度调整效果的有利之处。

如上述方案中，所述主镜镜架6（图8所示）包括：

用于限制所述主镜8前后活动的镜框69，其与所述U形支架4铰接，且所述镜框69内对称的铰接有用于限制所述主镜8活动范围的多个弧形抵块63，所述镜框69内的顶部两侧还固定连接有两个连接块64：

用于托举所述主镜8底部的钢带65，其设置在所述镜框69内，且所述钢带65的两端均固定连接有U形连接件66（如图9所示），各所述U形连接件66的顶端均一体成型凸出设置有螺杆67，各所述螺杆67与各所述连接块64套设连接；

两个调节件68，其分别与两个所述螺杆67螺纹连接，且各所述调节件68的底端与各所述连接块64的顶端抵靠。

工作原理：由于主镜8的自身重量过大，通过钢带65吊装固定的方式，扩大主镜8的受力面积，减轻主镜8受到的集中应力强度，防止主镜8产生形变从而提高成像质量。通过镜框69限制主镜8的前后活动位置，通过多个弧形抵块63限制主镜8在镜框69内的活动范围，防止主镜8脱离镜框69造成损坏，并且通过钢带65托举主镜8的底部，调整主镜8在镜框69内的位置。通过拧动调节件68带动螺杆67进行上升或或下降，从而U形连接件66带动钢带65在镜框69内进行上升或下降，达到调整主镜8在镜框69内的位置，以及调整主镜8应力接触面的目地。

如上述方案中，所述底座1的底端还对称的固定连接有多个减振垫9。通过多个减振垫9减缓外部振动对底座1上各部件的影响，具有保障结构稳定性、保障光路投射效果的有利之处。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，包括底座，所述底座上滑动设置有U形支撑架体，所述U形支撑架体内可升降设置有升降托盘，其特征在于：

所述升降托盘上可转动连接有U形支架，且所述U形支架与所述升降托盘之间设置有偏航调节机构；

所述U形支架内铰接有用于安装主镜的主镜镜架，且所述主镜镜架与所述U形支架之间设置有俯仰调节机构。

2.根据权利要求1所述一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，其特征在于，所述U形支撑架体滑动设置在所述底座上的方式为：

所述底座的顶端两侧平行设置有两根导轨，所述底座的内部一侧固定连接有第一伺服电机和减速机，且所述第一伺服电机与所述减速机传动连接，所述减速机还传动连接有第一丝杆，所述底座的内部另一侧还固定连接有支撑座，所述第一丝杆的一端部通过轴承与所述支撑座可转动连接；

所述U形支撑架体的底端两侧分别对称设置有多个滑块，各所述滑块分别与各所述导轨滑动连接，所述U形支撑架体的底端中间位置还固定连接有丝母座，所述丝母座贯通连接有丝母，所述丝母与所述第一丝杆螺纹连接；

所述U形支撑架体的底端一侧还对称的固定连接有多个锁紧块，各所述锁紧块分别与对应的所述导轨可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，其特征在于，所述升降托盘可升降设置在所述U形支撑架体内的方式为：

所述U形支撑架体的内部中间位置固定连接有第二伺服电机，且所述第二伺服电机传动连接有T型减速机，所述U形支撑架体的两侧还固定连接有两个直角减速机，各所述直角减速机分别通过传动轴与所述T型减速机传动连接，且各所述直角减速器均传动连接有第二丝杆，所述U形支撑架体的两侧还分别固定连接有多根导向光轴，且多根所述导向光轴分别与各所述第二丝杆相对应；

所述升降托盘的两侧中间位置均贯通连接有升降螺母，各所述升降螺母分别与各所述第二丝杆螺纹连接，所述升降托盘的两侧还贯通连接有多个直线轴承，各所述直线轴承与各所述导向光轴套设连接。

4.根据权利要求1所述一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，其特征在于，所述U形支架可转动连接在所述升降托盘上的方式为：

所述升降托盘的顶端中间位置固定连接有第一轴承座，所述第一轴承座内设置有轴承，且所述轴承的外环与所述第一轴承座固定连接，U形支架的底端中间位置固定连接有第二轴承座，所述第二轴承座与所述轴承的内环固定连接，且所述第二轴承座与所述第一轴承座抵近。

5.根据权利要求1所述一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，其特征在于，所述偏航调节机构包括：

第一扇形蜗轮，其固定连接在所述升降托盘的顶端一侧；

第一蜗杆，其可转动的连接在所述U形支架的底部，且所述第一蜗杆与所述第一扇形蜗轮传动连接；

第一手轮，其与所述第一蜗杆的一端固定连接。

6.根据权利要求1所述一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，其特征在于，所述主镜镜架铰接在所述U形支架内的方式为：所述主镜镜架的两侧中间位置均固定连接有耳轴，所述U形支架的顶端两侧均固定连接耳轴座，各所述耳轴座与各所述耳轴套设连接。

7.根据权利要求6所述一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，其特征在于，所述俯仰调节机构包括：

第二扇形蜗轮，其固定连接在一侧所述耳轴的末端；

第二蜗杆，其可转动连接所述U形支架的顶部一侧；

第二手轮，其固定连接在所述第二蜗杆的一端。

8.根据权利要求1所述一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，其特征在于，所述主镜镜架包括：

用于限制所述主镜前后活动的镜框，其与所述U形支架铰接，且所述镜框内对称的铰接有用于限制所述主镜活动范围的多个弧形抵块，所述镜框内的顶部两侧还固定连接有两个连接块：

用于托举所述主镜底部的钢带，其设置在所述镜框内，且所述钢带的两端均固定连接有U形连接件，各所述U形连接件的顶端均一体成型凸出设置有螺杆，各所述螺杆与各所述连接块套设连接；

两个调节件，其分别与两个所述螺杆螺纹连接，且各所述调节件的底端与各所述连接块的顶端抵靠。

9.根据权利要求1所述一种大口径风洞纹影仪的主镜调整支撑系统，其特征在于，所述底座的底端还对称的固定连接有多个减振垫。

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