一种基于曲柄滑块构型的加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于机电伺服系统测试技术领域，具体涉及一种可以在同一装置上分别实现正、反操纵两种工况的加载，并且加载力矩梯度可调的基于曲柄滑块构型的加载装置；所述曲柄滑块模型包括滑块A(1)、压簧A(2)、交叉滚子导轨(3)、压簧B(4)、滑块B(5)、伺服电机(6)、丝杠(8)、浮动块(11)；其中所述浮动块(11)设于滑块A(1)和滑块B(5)之间，所述滑块A(1)与浮动滑块(11)之间设有压簧A(2)，所述浮动块(11)与滑块B(5)之间设有压簧B(4)，所述浮动块(11)上设有交叉滚子导轨(3)；所述曲柄部分包括关节轴承(7)、曲柄(9)及编码器(10)。

A loading device based on crank-slider configuration

The invention belongs to the technical field of electromechanical servo system testing, and specifically relates to a loading device based on the configuration of crank slider, which can realize positive and reverse manipulation on the same device and whose loading moment gradient is adjustable. The crank slider model includes slider A (1), compression spring A (2), cross roller guide rail (3), compression spring B (4), slide block B (5), servo motor (6), wire. The floating block (11) is arranged between the slider A (1) and the slider B (5), the slider A (1) and the floating slider (11) are provided with a pressure spring A (2), the floating block (11) and the slider B (5) are provided with a pressure spring B (4), the floating block (11) is provided with a cross roller guide rail (3), and the crank part includes a joint bearing (7), a crank (9) and an encoder (10).

【技术实现步骤摘要】
一种基于曲柄滑块构型的加载装置
本专利技术属于机电伺服系统测试
，具体涉及一种基于曲柄滑块构型的加载装置。
技术介绍
大功率机电伺服系统在实际应用中，需要在地面测试其正、反操纵条件下的系统特性，因此需要根据实际情况对工作对象施加预定载荷。按照正操纵的定义可知，当舵面从零位向正(或负)舵偏偏转时，气动铰链力矩Mj与驱动舵面偏转的主动力矩Mdj方向相反，阻止舵面偏转，当舵面从正(或负)舵偏向零位偏转时，气动铰链力矩Mj与驱动舵面偏转的主动力矩Mdj方向相同，加速舵面偏转。按照反操纵的定义可知，当舵面从零位向正舵偏偏转时，气动铰链力矩Mj与驱动舵面偏转的主动力矩Mdj方向相同，加速舵面偏转，当舵面从正(或负)舵偏向零位偏转时，气动铰链力矩Mj与驱动舵面偏转的主动力矩Mdj方向相反，阻止舵面偏转。而现有地面测试加载装置大多为正操纵负载台，采取弹簧钢板加载方式，少数反操纵负载台也仅限于小功率机电伺服系统使用，采用力矩电机直驱方式加载。正操纵负载台多由弹簧钢板、惯量盘等组成，结构简单，但功能单一，仅限于正操纵工况测试。反操纵负载台采用力矩电机直驱的方式，加载精度高，可以同时实现正反操纵加载，但目前受限于力矩电机性能，功率较小，且控制算法复杂，易引入多余力矩。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术不足，提供一种可以在同一装置上分别实现正、反操纵两种工况的加载，并且加载力矩梯度可调的基于曲柄滑块构型的加载装置。本专利技术的技术方案是：一种基于曲柄滑块构型的加载装置，包括曲柄滑块模型及曲柄部分。所述曲柄滑块模型包括滑块A、压簧A、交叉滚子导轨、压簧B、滑块B、伺服电机、丝杠、浮动块；其中所述浮动块设于滑块A和滑块B之间，所述滑块A与浮动滑块之间设有压簧A，所述浮动块与滑块B之间设有压簧B，所述浮动块上设有交叉滚子导轨。所述曲柄部分包括关节轴承、曲柄及编码器，其中所述关节轴承设于两个交叉滚子导轨之间，所述曲柄设于关节轴承上方，所述编码器设于曲柄的上端。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术可以根据需要，分别进行正、反操纵条件下的加载。2.本专利技术可以通过调整压簧的压缩量，进行不同力矩梯度的加载。3.本专利技术可以适应中、大功率的机电伺服系统的加载测试。附图说明图1是基于曲柄滑块构型的加载装置结构图；图2是联轴器与丝杠装配图；图3是基于曲柄滑块构型的加载装置结构图工作原理图；图4是基于曲柄滑块构型的加载装置结构系统原理图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术进一步介绍：一种基于曲柄滑块构型的加载装置，包括曲柄滑块模型及曲柄部分。所述曲柄滑块模型包括滑块A1、压簧A2、交叉滚子导轨3、压簧B4、滑块B5、伺服电机6、丝杠8、浮动块11；其中所述浮动块11设于滑块A1和滑块B5之间，所述滑块A1与浮动滑块11之间设有压簧A2，所述浮动块11与滑块B5之间设有压簧B4，所述浮动块11上设有交叉滚子导轨3。所述曲柄部分包括关节轴承7、曲柄9及编码器10，其中所述关节轴承7设于两个交叉滚子导轨3之间，所述曲柄9设于关节轴承7上方，所述编码器10设于曲柄9的上端。曲柄滑块模型如图1所示，滑块功能部分包括1.滑块A；2.压簧A；3.交叉滚子导轨；4.压簧B；5.滑块B；6.伺服电机；8.丝杠；11.浮动块组成。曲柄部分主要包括7.关节轴承；9.曲柄；10.编码器。其中6.伺服电机驱动8.丝杠可同时使1.滑块A和5.滑块B沿Y轴左右移动，11.浮动块在1.滑块A和5.滑块B之间分别通过2.压簧和4.压簧连接，其压缩量取决于力矩梯度，而且压缩后力矩可由1.滑块A和5.滑块B内部的压力传感器检测，可以用作上位机闭环控制。11.浮动块中，在X轴方向上安装一对3.交叉滚子导轨，可自适应调节7.关节轴承在X向的位置，避免加工及安装精度对曲柄滑块机构运动的影响。3.交叉滚子导轨之间安装一个7.关节轴承与9.曲柄末端轴连接，该轴随着关节轴承运动的过程中可在其内孔中移动。在加载时，根据正反操纵情况，伺服电机经丝杠传动机构驱动滑块移动，以此调整浮动块与滑块之间的相对位置，对曲柄产生不同方向的扭矩。当给定一定的加载梯度后，伺服电机只需调节好弹簧的初始压缩量，随后，曲柄摆动的同时，弹簧自动调整压缩量，跟随曲柄动作，过程中检测滑块力传感器的作用力，乘以曲柄的作用力力臂即可换算获得对曲柄的作用力矩，此力矩即为正、反操纵力矩。当需要缓慢加载时，由于转速低，伺服电机可采用随曲柄摆动而转动，实时调节弹簧压缩量的形式，以实现力矩的高精度跟踪。即，伺服电机驱动滑块移动，以补偿曲柄摆动时造成的弹簧形变，进而弥补此变化引起的力矩变化，使作用力F趋于定值，其中作用力F的大小为曲柄的最大摆角与加载梯度之积；当需要快速小幅值信号加载时，此时依靠弹簧作用力自动调节其长度，实现高频的力矩加载。伺服电机驱动丝杠转动，进而驱动滑块沿Y向移动，电机所能产生绕转轴的加载力矩可有如下公式计算得出。式中TdN——电机额定转矩；TdNmax——电机最大转矩；p——丝杠导程；H——关节轴承中心距离曲柄转轴中心的Z向距离。电机轴上的等效惯量可分为转动部分和平动部分，滚珠丝杠轴和联轴器可1比1的等效到电机轴上，而平动部分等效惯量计算如公式2所示，因此可以得出则电机轴等效惯量。电机在带载情况下所能达到的最大加速度如式3所示。式中mp——平动部分总质量；p——滚珠丝杠导程。伺服电机提供的额定转速为nd，其经丝杠带动滑块水平运动的额定速度如公式4所示。此时，曲柄滑块的转速如公式5所示，可满足转速要求。同时可计算获得曲柄角加速度与电机转角加速度α之间的关系，如公式6所示。式中nd——电机额定转速；ndmax——电机最大转速。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于曲柄滑块构型的加载装置，其特征在于：包括曲柄滑块模型及曲柄部分。

【技术特征摘要】
1.一种基于曲柄滑块构型的加载装置，其特征在于：包括曲柄滑块模型及曲柄部分。2.如权利要求1所述的一种基于曲柄滑块构型的加载装置，其特征在于：所述曲柄滑块模型包括滑块A(1)、压簧A(2)、交叉滚子导轨(3)、压簧B(4)、滑块B(5)、伺服电机(6)、丝杠(8)、浮动块(11)；其中所述浮动块(11)设于滑块A(1)和滑块B(5)之间，所述滑块A(1)与浮动滑块(11)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：田福良，滕序翎，陈飞，耿树鲲，滕怀海，康平，马福海，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11