CN203644244U - 一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，它涉及飞行模拟器操纵负荷技术领域，伺服马达通过直线联轴器与丝杠传动连接，螺母与第二壳体固接，第二壳体与第一壳体固接，螺母带动第一壳体和第二壳体沿丝杠方向直线移动，第一壳体内壁推动相应的第一弹簧导套以调整第一弹簧的一端压缩量，第二壳体内壁推动相应的第二弹簧导套以调整第二弹簧的一端压缩量，第一弹簧的另一端通过第一弹簧挡圈推动导杆，第二弹簧的另一端通过第二弹簧挡圈推动导杆；它避免了目前已有的液压加载装置结构复杂，制造及维护成本高，电加载装置对动力源损伤较大的弊端，机构简单，制造及维护成本低，动力利用率高，明显节能。

Description

一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置

技术领域：

本实用新型涉及一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，属于飞行模拟器操纵负荷技术领域。

背景技术：

飞行模拟器是能够复现飞行器及空中环境并能够进行操作的模拟装置。飞行模拟器的发展已经经历了三个阶段：机电模拟阶段；电子模拟阶段；数字模拟阶段。从结构上说，无论处在哪一阶段的飞行模拟器，其最终的运动部件都是靠机械结构实现的，其中操纵负荷机构是飞行模拟器中最重要的机械结构之一。其作用是模拟真实飞机中飞行员操纵驾驶机构（主要指操纵杆和踏板）时的真实力感，也就是提供操纵机构对驾驶员的作用力。在真实飞机中，该作用力随飞机的空速以及舵面的偏转角度变化而变化，而操纵负荷系统要真实的模拟出这样的力。力感模拟的逼真度是飞行模拟器飞行训练水平的重要参数之一，对于飞行员的训练质量有重要影响。

目前，操纵负荷系统机构按机械结构角度可分为两类：以液压元件为动力的机构和以伺服电动机为动力的机构。

液压加载方式功率大，结构紧凑,但是其机构较为复杂，通常包括很多部件，如液压缸，伺服阀，液压泵站等。这些部件成本高，维护保养要求苛刻。复杂性、成本、以及维护要求阻碍了这类系统的广泛应用，以致只能应用于最昂贵的飞行模拟器之中。

伺服电动机加载机构较为简单，成本较低。通常只是将操纵机构的运动经过简单的凸轮机构转化为转动，与伺服电动机相连。但其致命缺陷工作时以强制伺服电动机堵转或逆转为代价的。在工作过程中，伺服电动机一直处于非正常工作状态，极大地缩短了电动机的寿命，同时消耗了部分不必要的电能，产生额外的废热。

介于以上两种机构存在的弊端，设计一种新型的飞行模拟器操纵负荷机构便极为有意义。

实用新型内容：

为解决上述问题，本实用新型提供一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置。

本实用新型包含导杆、底座、螺母、丝杠、伺服马达，所述伺服马达通过直线联轴器与丝杠传动连接，螺母与第二壳体固接，第二壳体与第一壳体固接，螺母带动第一壳体和第二壳体沿丝杠方向直线移动，第一壳体内壁推动相应的第一弹簧导套以调整第一弹簧的一端压缩量，第二壳体内壁推动相应的第二弹簧导套以调整第二弹簧的一端压缩量，第一弹簧的另一端通过第一弹簧挡圈推动导杆，第二弹簧的另一端通过第二弹簧挡圈推动导杆，调节导杆朝两个方向输出的加载力。

进一步的，底座为矩形长钢板，底座的上表面沿矩形长度方向自伺服马达一端起设有马达机座、轴承座、第一弹簧挡板、第二弹簧挡板和第三弹簧挡板，第一弹簧挡板的工作面为圆形、第二弹簧挡板的工作面为带豁口的环形、第三弹簧挡板的工作面带豁口的环形。

进一步的，所述轴承座中固定两个滚珠丝杠专用轴承，两个滚珠丝杠专用轴承的内圈突出端对峙放置，两个滚珠丝杠专用轴承的外圈靠轴承座的内端面和轴承盖加紧。

进一步的，丝杠的一端设有外螺纹，此处螺纹与两个固定轴承用薄螺母配合，轴承座中对峙放置的两个滚珠丝杠专用轴承的外侧的两内圈通过丝杠上的轴肩和两个固定轴承用薄螺母加紧，丝杠的另一端安装一个滚珠丝杠专用轴承，滚珠丝杠专用轴承固定于底座上的第一弹簧挡板上的轴承座中。

进一步的，所述两个固定轴承用薄螺母采用双螺母防松安装方式。

进一步的，所述导杆位于第一壳体内的一段加工轴肩，第一弹簧挡圈和第二弹簧挡圈于此轴肩两侧轴段安装，第一弹簧和第二弹簧分别安置于第一弹簧挡圈和第二弹簧挡圈两侧，第一弹簧的另一端安装第一弹簧导套，第二弹簧的另一端安装第二弹簧导套。

进一步的，起始状态下，所述导杆的一端轴肩位于第二弹簧挡板的豁口内部；所述第一弹簧导套两端靠第二弹簧挡板和第三弹簧挡板挡住；第二弹簧导套两端靠第一弹簧挡板和第二弹簧挡板挡住；导杆的另一端从第三弹簧挡板的豁口内部穿过。

进一步的，第一壳体内壁分别与第一弹簧导套和第二弹簧导套的外壁配合，第一壳体的一端面为带有度豁口的环形，环形内壁与第一弹簧导套外端面外沿配合，第一壳体的另一端面开口，其端面外沿与第二壳体固装，第二壳体有豁口段端面外沿与第一壳体固装，第二壳体的内沿为带有度豁口的环形，环形外壁与第二弹簧导套外端面外沿配合。

本实用新型的有益效果：本实用新型避免了目前已有的液压加载装置结构复杂，制造及维护成本高，电加载装置对动力源损伤较大的弊端。本实用新型在工作状态下不会出现强制电机堵转与逆转的情况，仅利用伺服马达对弹簧压缩量进行调节，动力利用率高，明显节能。本实用新型机构简单，结构紧凑，制造及维护成本低。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1是本实用新型外观的斜二测视图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是图2的剖视图；

图5是图4中A处的局部放大图；

图6是图4中B处的局部放大图；

图7是图4中C处的局部放大图；

图8是图4中D处的局部放大图；

图9是图2中E处的断面图。

图10是图2中F处的断面图。

图11是图2中G处的断面图。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1-图11所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含导杆1、底座2、螺母3、丝杠5、伺服马达6，所述伺服马达6通过直线联轴器28与丝杠5传动连接，螺母3与第二壳体20固接，第二壳体20与第一壳体10固接，螺母3带动第一壳体10和第二壳体20沿丝杠5方向直线移动，第一壳体10内壁推动相应的第一弹簧导套11以调整第一弹簧12的一端压缩量，第二壳体20内壁推动相应的第二弹簧导套19以调整第二弹簧15的一端压缩量，第一弹簧12的另一端通过第一弹簧挡圈13推动导杆1，第二弹簧15的另一端通过第二弹簧挡圈14推动导杆1，调节导杆1朝两个方向输出的加载力。

进一步的，底座2为矩形长钢板，底座2的上表面沿矩形长度方向自伺服马达一端起设有马达机座2-1、轴承座2-2、第一弹簧挡板2-3、第二弹簧挡板2-4和第三弹簧挡板2-5，第一弹簧挡板2-3的工作面为圆形、第二弹簧挡板2-4的工作面为带豁口的环形、第三弹簧挡板2-5的工作面带豁口的环形。

进一步的，所述轴承座2-2中固定两个滚珠丝杠专用轴承22，两个滚珠丝杠专用轴承22的内圈突出端对峙放置，两个滚珠丝杠专用轴承22的外圈靠轴承座2-2的内端面和轴承盖加紧。

进一步的，丝杠5的一端设有外螺纹，此处螺纹与两个固定轴承用薄螺母29配合，轴承座2-2中对峙放置的两个滚珠丝杠专用轴承22的外侧的两内圈通过丝杠5上的轴肩和两个固定轴承用薄螺母29加紧，丝杠5的另一端安装一个滚珠丝杠专用轴承21，滚珠丝杠专用轴承21固定于底座2上的第一弹簧挡板2-3上的轴承座中。

进一步的，所述两个固定轴承用薄螺母29采用双螺母防松安装方式。

进一步的，所述导杆1位于第一壳体10内的一段加工轴肩，第一弹簧挡圈13和第二弹簧挡圈14于此轴肩两侧轴段安装，第一弹簧12和第二弹簧15分别安置于第一弹簧挡圈13和第二弹簧挡圈14两侧，第一弹簧12的另一端安装第一弹簧导套11，第二弹簧15的另一端安装第二弹簧导套19。

进一步的，起始状态下，所述导杆1的一端轴肩位于第二弹簧挡板2-4的豁口内部；所述第一弹簧导套11两端靠第二弹簧挡板2-4和第三弹簧挡板2-5挡住；第二弹簧导套19两端靠第一弹簧挡板2-3和第二弹簧挡板2-4挡住；导杆1的另一端从第三弹簧挡板2-5的豁口内部穿过。

进一步的，第一壳体10内壁分别与第一弹簧导套11和第二弹簧导套19的外壁配合，第一壳体10的一端面为带有60度豁口的环形，环形内壁与第一弹簧导套11外端面外沿配合，第一壳体10的另一端面开口，其端面外沿与第二壳体20通过固定用外六角螺栓16、螺母17、垫片18固装，第二壳体20有豁口段端面外沿与第一壳体10固装，第二壳体20的内沿为带有60度豁口的环形，环形外壁与第二弹簧导套19外端面外沿配合。第二壳体20无豁口段内壁与螺母3配合面配合并通过内六角螺钉4固定安装。

工作过程以下描述按图4位置定义左右方向：导杆1左端与飞行模拟器某一驾驶机构主要指操纵杆或踏板相连，驾驶员对该驾驶机构的操纵可转化为导杆1沿左右方向的直线移动。

当驾驶机构的动作导致导杆1向左移动时，第一弹簧12提供操纵负荷，当螺母3位于如图4所示位置时，提供的操纵负荷最小。当需要加大操纵负荷到一定值时，飞行模拟器的控制系统对伺服马达6发出指令，使丝杠5朝相应方向旋转相应的角位移，带动螺母3右移，螺母3带动第一壳体10和第二壳体20右移，此时第一壳体10左端环形内壁对第一弹簧导套11左端面外沿施力，推动第一弹簧导套11向右移动到相应位置，压缩第一弹簧12，使其产生相应的形变量，从而使导杆1输出的操纵负荷增加到相应值。

当驾驶机构的动作导致导杆1向右移动时，第二弹簧15提供操纵负荷，当螺母3位于如图4所示位置时，提供的操纵负荷最小。当需要加大操纵负荷到一定值时，飞行模拟器的控制系统对伺服马达6发出指令，使丝杠5朝相应方向旋转相应的角位移，带动螺母3左移，螺母3带动第一壳体10和第二壳体20左移，此时第二壳体20左端环形外壁对第二弹簧导套19右端面外沿施力，推动第二弹簧导套19向左移动到相应位置，压缩第二弹簧15，使其产生相应的形变量，从而使导杆1输出的操纵负荷增加到相应值。

上述过程可使驾驶员在操纵飞行模拟器时，感受到犹如在真实飞行驾驶中的或大或小的操纵负荷。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，其特征在于：它包含导杆（1）、底座（2）、螺母（3）、丝杠（5）、伺服马达（6），所述伺服马达（6）通过直线联轴器（28）与丝杠（5）传动连接，螺母（3）与第二壳体（20）固接，第二壳体（20）与第一壳体（10）固接，螺母（3）带动第一壳体（10）和第二壳体（20）沿丝杠（5）方向直线移动，第一壳体（10）内壁推动相应的第一弹簧导套（11）以调整第一弹簧（12）的一端压缩量，第二壳体（20）内壁推动相应的第二弹簧导套（19）以调整第二弹簧（15）的一端压缩量，第一弹簧（12）的另一端通过第一弹簧挡圈（13）推动导杆（1），第二弹簧（15）的另一端通过第二弹簧挡圈（14）推动导杆（1），调节导杆（1）朝两个方向输出的加载力。

2.按照权利要求1所述的一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，其特征在于：底座（2）为矩形长钢板，底座（2）的上表面沿矩形长度方向自伺服马达一端起设有马达机座（2-1）、轴承座（2-2）、第一弹簧挡板（2-3）、第二弹簧挡板（2-4）和第三弹簧挡板（2-5），第一弹簧挡板（2-3）的工作面为圆形、第二弹簧挡板（2-4）的工作面为带豁口的环形、第三弹簧挡板（2-5）的工作面带豁口的环形。

3.按照权利要求2所述的一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，其特征在于：所述轴承座（2-2）中固定两个滚珠丝杠专用轴承（22），两个滚珠丝杠专用轴承（22）的内圈突出端对峙放置，两个滚珠丝杠专用轴承（22）的外圈靠轴承座（2-2）的内端面和轴承盖加紧。

4.按照权利要求3所述的一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，其特征在于：丝杠（5）的一端设有外螺纹，此处螺纹与两个固定轴承用薄螺母（29）配合，轴承座（2-2）中对峙放置的两个滚珠丝杠专用轴承（22）的外侧的两内圈通过丝杠（5）上的轴肩和两个固定轴承用薄螺母（29）加紧，丝杠（5）的另一端安装一个滚珠丝杠专用轴承（21），滚珠丝杠专用轴承（21）固定于底座（2）上的第一弹簧挡板（2-3）上的轴承座中。

5.按照权利要求4所述的一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，其特征在于：所述两个固定轴承用薄螺母（29）采用双螺母防松安装方式。

6.按照权利要求1所述的一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，其特征在于：所述导杆（1）位于第一壳体（10）内的一段加工轴肩，第一弹簧挡圈（13）和第二弹簧挡圈（14）于此轴肩两侧轴段安装，第一弹簧（12）和第二弹簧（15）分别安置于第一弹簧挡圈（13）和第二弹簧挡圈（14）两侧，第一弹簧（12）的另一端安装第一弹簧导套（11），第二弹簧（15）的另一端安装第二弹簧导套（19）。

7.按照权利要求2所述的一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，其特征在于：起始状态下，所述导杆（1）的一端轴肩位于第二弹簧挡板（2-4）的豁口内部；所述第一弹簧导套（11）两端靠第二弹簧挡板（2-4）和第三弹簧挡板（2-5）挡住；第二弹簧导套（19）两端靠第一弹簧挡板（2-3）和第二弹簧挡板（2-4）挡住；导杆1的另一端从第三弹簧挡板（2-5）的豁口内部穿过。

8.按照权利要求1所述的一种飞行模拟器操纵负荷直线加载装置，其特征在于：第一壳体（10）内壁分别与第一弹簧导套（11）和第二弹簧导套（19）的外壁配合，第一壳体（10）的一端面为带有60度豁口的环形，环形内壁与第一弹簧导套（11）外端面外沿配合，第一壳体（10）的另一端面开口，其端面外沿与第二壳体（20）固装，第二壳体（20）有豁口段端面外沿与第一壳体（10）固装，第二壳体（20）的内沿为带有60度豁口的环形，环形外壁与第二弹簧导套（19）外端面外沿配合。

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