CN203811347U

CN203811347U - 高精度天平体轴校准快速复位系统

Info

Publication number: CN203811347U
Application number: CN201420024236.4U
Authority: CN
Inventors: 刘博宇; 郭举光; 张平; 赵长辉
Original assignee: AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Current assignee: AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2024-01-15

Abstract

高精度天平体轴校准快速复位系统。天平校准时要精确模拟天平在风洞实验时的受力状态，复位控制也是比较复杂的。本实用新型的组成包括：直线复位机构和角度复位机构，直线复位机构由X直线运动机构（1）、Y直线运动机构（2）和Z直线运动机构（3）组成，角度复位机构由α角度运动机构（10）、β角度运动机构（11）和γ角度运动机构（12）组成，X直线运动机构放置在最下端，Z直线运动机构放置在X直线运动机构上，Y直线运动机构放置在Z直线运动机构上，α角度运动机构放置在Z直线运动机构上，β角度运动机构放置在α角度运动机构上，γ角度运动机构和β角度运动机构连接。本产品用于风洞实验。

Description

高精度天平体轴校准快速复位系统

技术领域

本实用新型涉及一套天平体轴校准复位系统，尤其涉及一种电动缸驱动的连杆结构形式高精度角度复位机构，属于航空气动力风洞试验技术领域。

背景技术

风洞实验是当前空气动力学研究广泛采用的方法，为新型飞行器的设计与发展提供必要的技术保障。天平是风洞实验中用来测定作用在缩比模型上气动力的传感器，天平需在校准后得到公式方能在风洞实验中使用。天平校准时，要精确模拟天平在风洞实验时的受力状态，必须选择模型体轴系（即按安装在天平加载头的体轴坐标系）作为参考轴系，也就是说，对天平加载的力或力矩必须是体轴力，一般通过复位得到天平校准时的体轴力。

复位系统作为天平体轴校准的关键因素之一，得到了不断的发展，但主要有两种形式，即串联形式和并联形式两种。

串联形式的复位系统自上而下依次为γ角旋转机构、β角旋转机构、α角旋转机构、Y向位移机构、Z向位移结构、X向位移结构。传动方式基本为电机、减速器传动。一般来说，对天平受力变形的补偿先补偿角位移，后补偿线位移，逐次逼近，直至恢复到零位。这种结构复位速度快，且易于单自由度复位，复位精度高，对其它自由度复位相对影响小。目前串联式体轴复位系统基本上采用齿轮、涡轮蜗杆传动形式。

并联式复位系统是将六个自由度的运动进行组合及分解，通过协调各自由度间的运动关系实现γ角位移、β角位移、α角位移、X位移、Y位移、Z位移。这种结构的台体的各自由度补偿运动之间有较复杂干扰，因此，复位控制也是比较复杂的，在控制上要采用逐次逼近的方法。

发明内容

本实用新型目的是提供一种高精度天平体轴校准快速复位系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种高精度天平体轴校准快速复位系统，其组成包括：直线复位机构和角度复位机构，所述的直线复位机构由X直线运动机构、Y直线运动机构和Z直线运动机构组成，所述的角度复位机构由α角度运动机构、β角度运动机构和γ角度运动机构组成，所述的X直线运动机构放置在最下端，所述的Z直线运动机构放置在X直线运动机构上，所述的Y直线运动机构放置在Z直线运动机构上，所述的α角度运动机构放置在Z直线运动机构上，所述的β角度运动机构放置在α角度运动机构上，所述的γ角度运动机构和β角度运动机构连接。

所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的 X直线运动机构和所述的Z直线运动机构连接有电动缸，所述的 X直线运动机构和所述的Z直线运动机构连接精密直线导轨，在X直线运动机构和Z直线运动机构上分别设有摩擦片式锁紧机构；所述的Y直线运动机构连接螺旋升降机，四周竖直布置8根精密导轨，在底部设有顶紧螺栓。

所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的α角度运动机构、所述的β角度运动机构和所述的γ角度运动机构均通过连杆连接电动缸，其中α角度运动机构的俯仰电动缸通过耳轴连接在内箱体上，在俯仰电动缸的推杆处通过前端关节轴承铰接俯仰连杆，俯仰连杆与俯仰活动体连接。

所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的α角度运动机构在俯仰方向的锁紧由设置在俯仰活动体底部的顶紧机构实现，在俯仰活动体顶部，设置β角度运动机构，β角度运动机构上偏航电动缸的支座与俯仰活动体固连，偏航电动缸通过关节轴承铰接到偏航连杆，最后偏航连杆通过所述的俯仰活动体上的长芯轴与主轴座固连，长芯轴与短芯轴安装在圆锥滚子轴承上。

所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的β角度运动机构的偏航方向的锁紧通过设置在俯仰活动体两侧的锁紧螺栓实现，γ角度运动机构的主轴系统通过主轴座板将滚转电动缸的支座与主轴座固连在一起，通过铰接形成连杆机构，所述的γ角度运动机构的滚转方向的锁紧则是在主轴座后方安装锁紧机构，γ角度运动机构的输出轴即为与天平相连的系统主轴。

所述的的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的主轴座的底板上开有±30°的弧线槽。

有益效果：

1. 本实用新型将连杆传动方式首次应用于天平校准复位系统，将电动缸的线位移转换为角位移，在机构的X、Y、Z方向，通过伺服电动缸和螺旋升降机传递运动，高精度导轨导向，从而完成在X 、Y 、Z轴上的直线运动；在机构的俯仰α、偏航β、滚转γ方向，则通过铰链连接形成连杆机构，将伺服电动缸传递的直线运动转换为旋转运动，实现各个姿态角的变化。

本实用新型的复位是通过协调X直线运动机构1、Z直线运动机构、α角度运动机构10、β角度运动机构11以及γ角度运动机构12之间的运动关系来实现的，从而实现天平在体轴校准，在进行弹性角校准或者不同模型姿态下地轴系校准时，可以通过各自由度设置的锁紧机构进行锁紧，从而消除间隙，保校准的精准度

3. 本实用新型的伺服电机和螺旋升降机本身具有自锁功能，六个自由度机构均设有锁紧机构，可以锁紧每个自由度，包括天平主轴旋转运动，可以保证弹性角校准时机构的稳定性，可以实现无间隙天平弹性角校准以及不同模型姿态下天平地轴系校准。

本实用新型解决喷流天平体轴校准时高压气体供给及精确复位的问题。采用高精度的驱动元件和导向元件，系统复位精度高。

本实用新型的系统机构间隙几乎为零，在复位时可以使机构迅速进入复位零点，从而复位时间缩短，提高天平校准效率。

本实用新型附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型的X位移机构示意图。

附图3是本实用新型的y位移机构示意图。

附图4是本实用新型的z位移机构示意图。

附图5是本实用新型的α角位移机构示意图。

附图6是本实用新型的β角位移机构示意图。

附图7是本实用新型的γ角位移机构示意图。

附图8是本实用新型的角位移实现方式的传动原理图。

具体实施方式：

实施例1：

一种高精度天平体轴校准快速复位系统，直线复位机构和角度复位机构，所述的直线复位机构由X直线运动机构1、Y直线运动机构2和Z直线运动机构3组成，所述的角度复位机构由α角度运动机构10、β角度运动机构11和γ角度运动机构12组成，X直线运动机构机构放置在最下端，Z直线运动机构放置在X直线运动机构上，Y直线运动机构放置在Z直线运动机构上，α角度运动机构放置在Z直线运动机构上，β角度运动机构放置在α角度运动机构上，γ角度运动机构和β角度运动机构连接。

实施例2：

根据实施例1所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的 X直线运动机构1和所述的Z直线运动机构3均由电动缸直接推动，在所述的精密直线导轨4、5的导向下，实现X、Z方向的直线运动，在X直线运动机构1和Z直线运动机构3上分别设有所述的摩擦片式锁紧机构6、7，可以实现机构的X、Z向锁紧；所述的Y直线运动机构2由螺旋升降机驱动，四周竖直布置8根所述的精密导轨8，通过约束精密导轨8的平行度误差，实现精密升降运动，在底部设有所述的顶紧螺栓9，通过调节顶紧螺栓9，可以实现Y向锁紧。

实施例3：

根据实施例1或2所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的α角度运动机构10、所述的β角度运动机构11和所述的γ角度运动机构12均是通过连杆运动将电动缸的直线运动转化为角度运动，其中α角度运动机构10的所述的俯仰电动缸13通过所述的耳轴14连接在所述的内箱体15上，在俯仰电动缸13的推杆处通过所述的前端关节轴承16铰接所述俯仰连杆17，俯仰连杆17与所述的俯仰活动体18连接，从而实现俯仰活动体18的角度运动。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的α角度运动机构（俯仰方向）的锁紧由设置在俯仰活动体18底部的顶紧机构18实现，在俯仰活动体18顶部，设置β角度运动机构11，β角度运动机构11上所述的偏航电动缸19的支座20与俯仰活动体18固连，偏航电动缸19通过所述的关节轴承21铰接到所述的偏航连杆22，最后偏航连杆22通过所述的俯仰活动体18上的所述的长芯轴23与主轴座，24固连，长芯轴23与短芯轴25通过圆锥滚子轴承26、27实现绕其自身的转动，从而形成连杆机构，将偏航电动缸19的直线运动转化为主轴座24的偏航运动，

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的β角度运动机构（偏航方向）的锁紧通过设置在俯仰活动体18两侧的锁紧螺栓28实现，γ角度运动机构12的主轴系统通过主轴座板29将滚转电动缸30的支座31与主轴座24固连在一起，通过铰接形成连杆机构，将滚转电动缸25的直线运动转化为主轴31的转动，所述的γ角度运动机构（滚转方向）的锁紧则是在主轴座后方专门设计了锁紧机构32，实现主轴的牢固锁紧，γ角度运动机构的输出轴即为与天平相连的系统主轴。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的的高精度天平体轴校准快速复位系统，所述的主轴座板29上开有±30°的所述的弧线槽34，保证不同模型姿态下天平校准滚转方向锁紧的需要。

Claims

1.一种高精度天平体轴校准快速复位系统，其组成包括：直线复位机构和角度复位机构，其特征是：所述的直线复位机构由X直线运动机构、Y直线运动机构和Z直线运动机构组成，所述的角度复位机构由α角度运动机构、β角度运动机构和γ角度运动机构组成，所述的X直线运动机构放置在最下端，所述的Z直线运动机构放置在X直线运动机构上，所述的Y直线运动机构放置在Z直线运动机构上，所述的α角度运动机构放置在Z直线运动机构上，所述的β角度运动机构放置在α角度运动机构上，所述的γ角度运动机构和β角度运动机构连接。

2.根据权利要求1所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，其特征是：所述的 X直线运动机构和所述的Z直线运动机构连接有电动缸，所述的 X直线运动机构和所述的Z直线运动机构连接精密直线导轨，在X直线运动机构和Z直线运动机构上分别设有摩擦片式锁紧机构；所述的Y直线运动机构连接螺旋升降机，四周竖直布置8根精密导轨，在底部设有顶紧螺栓。

3.根据权利要求1或2所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，其特征是：所述的α角度运动机构、所述的β角度运动机构和所述的γ角度运动机构均通过连杆连接电动缸，其中α角度运动机构的俯仰电动缸通过耳轴连接在内箱体上，在俯仰电动缸的推杆处通过前端关节轴承铰接俯仰连杆，俯仰连杆与俯仰活动体连接。

4.根据权利要求1或2所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，其特征是：所述的α角度运动机构在俯仰方向的锁紧由设置在俯仰活动体底部的顶紧机构实现，在俯仰活动体顶部，设置β角度运动机构，β角度运动机构上偏航电动缸的支座与俯仰活动体固连，偏航电动缸通过关节轴承铰接到偏航连杆，最后偏航连杆通过所述的俯仰活动体上的长芯轴与主轴座固连，长芯轴与短芯轴安装在圆锥滚子轴承上。

5.根据权利要求4所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，其特征是：所述的β角度运动机构的偏航方向的锁紧通过设置在俯仰活动体两侧的锁紧螺栓实现，γ角度运动机构的主轴系统通过主轴座板将滚转电动缸的支座与主轴座固连在一起，通过铰接形成连杆机构，所述的γ角度运动机构的滚转方向的锁紧则是在主轴座后方安装锁紧机构，γ角度运动机构的输出轴即为与天平相连的系统主轴。

6.根据权利要求4所述的高精度天平体轴校准快速复位系统，其特征是：所述的主轴座的底板上开有±30°的弧线槽。