本发明专利技术提供了一种电动动力测试平台，其特征在于包括：拉力-扭矩机械分离机构(1)，用于承载待测电机(9)的载荷和将扭矩和拉力解耦；传感器测量系统(2)，用于将包括拉力和扭矩的物理量转换为易于测量的模拟电信号；仪表显示系统(3)，用于将所述模拟电信号转化为数字量；数据采集系统(4)，将所述电动动力测试平台的测量数据提供给微型计算机，进行采集和记录。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可用于无人机及航模设计的拉力-扭矩机械分离机构及包括它的电动动力系统测试平台，属于航空飞行器总体设计及地面测试设备的设计领域。
技术介绍
无人机，即无人驾驶飞机，是一种有动力驱动，机上无人驾驶，可重复使用的航空器。近年来由于材料科学、微电子技术、计算机技术的飞速发展极大地推动了无人机技术的更新换代，无人机也在各个领域得到广泛的应用。无人机可以有多种动力形式，包括燃气涡轮喷气发动机、活塞式内燃机驱动螺旋桨、电动机驱动螺旋桨等。其中电动机驱动螺旋桨的动力形式具有噪音低、效率高、可控性好、清洁环保等特点，更适用于中小型无人机。随着近年来无电刷直流电机和大功率电流控制技术的发展，电动动力系统结构更简单、可靠性更高，被越来越多的中小型无人机采用。电动动力系统通常由电池、调速器、电动机、空气螺旋桨组成。相比其他动力形式， 电动动力系统的性能是由各部分指标综合决定的，各部件的匹配关系对总体性能有较大影响。只有各部件的选择搭配合理时，所有部件的性能才能得到充分发挥，从而使整个系统性能和效率达到要求。无人机在设计阶段一旦决定采用电动动力方案，就需要对备选的动力系统进行全面地测试，包括不同的电池、调速器、电动机、螺旋桨的搭配下所能提供的拉力及其对应的转速、扭矩、电压、电流等。其中，电池的重量影响到飞机的总重量，电池容量和电流大小又影响到飞机的续航时间，而螺旋桨提供的拉力则直接决定了飞机的推重比，这些关键的数据对整架无人机的性能有决定性的影响，其准确与否甚至直接影响到设计研制工作的成败。因此，在设计初期，组建一套简洁、有效、准确的电动动力系统测试平台是十分必要和关键的。目前，完成此类工作已有技术主要有以下几种形式利用原有的涡轮喷气发动机或者活塞发动机的测试平台。这种方案较为简单，可以利用原有的设备，节约时间和资金，但是一般的油动动力测试系统没有例如电压、电流等对电池性能进行测试的功能，从而无法对电动机效率做出评估。另一方面油动动力通常功率较大，对功率相对较小的电动动力系统，很难保证测量精度。利用在其他已有飞机上积累的数据库，靠经验或者估算进行选择，装机后进行测试，甚至通过飞行试验测试。这种方法主要在小型无人机和航模的设计制作中应用。对于有丰富研制经验的部门而言，这种方法较为快速，但是对于新型的飞机和动力系统而言，由于改动较为深入，其许多特性也许是未知的，直接装机如果性能不符合设计要求，更改动力配置可能导致整架飞机需要更改设计方案、重新制造，代价会十分高昂。未知实际性能的动力系统直接进行飞行试验则可能导致严重事故。于是，随着无人机的发展和电动动力技术的进步，电动动力系统开始广泛应用于中小型无人机。原有的动力测试技术面临种种局限，要求一种新的电动动力测试平台来满足无人机研制的需要。
技术实现思路
本专利技术的优点包括-提供了拉力-扭矩机械分离机构，承载电动机的载荷，同时将扭矩和拉力解耦后，分别传递给拉力传感器和扭距传感器。-拉力-扭矩机械分离机构和传感器测量系统具有紧凑的体积，使之既能保证载荷传递过程中的摩擦尽量小，又保证对螺旋桨气流的阻尼尽量小。-搭建二次仪表，将电压和电流进行转换，使平台能准确检测到电压电流，而不对电动机的工作产生影响，尤其是满足了动力系统电流较大要用非接触测量消除直接测量带来的电阻损失的要求。-仪表显示系统和数据采集系统能对测试数据及时准确地采集，进行实时显示并完整记录。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的电动动力测试平台的总体构造图。图2是根据本专利技术的一个实施例的拉力-扭矩机械分离机构侧向视图。图3是根据本专利技术的一个实施例的拉力-扭矩机械分离机构侧向剖视图。图4是根据本专利技术的一个实施例的拉力-扭矩机械分离机构正等轴测图。图5是根据本专利技术的一个实施例的拉力-扭矩机械分离机构正等轴测局部剖视图。图6是根据本专利技术的一个实施例的拉力-扭矩机械分离机构侧向局部剖视图。图7是根据本专利技术的一个实施例的传感器测量系统构造图。图8是根据本专利技术的一个实施例的设备机箱外观图。具体实施例方式以下结合附图描述本专利技术的实施例。平台总体构造根据本专利技术的一个实施例的电动动力测试平台的总体构造如图1所示。该平台包括拉力-扭矩机械分离机构(1)、传感器测量系统O)、仪表显示系统(3)、数据采集系统 G)，其中拉力-扭矩机械分离机构(1)、传感器测量系统(2)安装在测试框架(5)上，测试框架(5)用于安装待测动力系统，周围安装有可开闭的防护网(51)和导流栅格(52)；仪表显示系统(3)和数据采集系统(4)安装在设备机箱(6)中，用于显示和采集测量数据。测试框架( 和设备机箱(6)之间通过屏蔽线缆(8)连接，设备机箱(6)可以通过USB电缆连接到微型计算机上，配合相关软件实时监测并记录实验数据。拉力-扭矩机械分离机构拉力-扭矩机械分离机构(1)的主要作用是承载电动机的载荷，同时将扭矩和拉力解耦后，分别传递给拉力传感器和扭矩传感器0幻。根据本专利技术的实施例的拉力-扭矩机械分离机构(1)的结构如图2-图6所示。拉力-扭矩机械分离机构(1)包括安装架(101)、壳体(102)、主轴(103)、主轴承(2个)(104)、套筒(105)、上连接销垫片(106)、 辅助轴承(107)、上连接销(108)、滑动架上盖板(109)、滑动架支柱0个)(110)、直线轴承导轨(4个)(111)、滑动架(112)、直线轴承(4个)(113)、滑动架下盖板(114)、下连接销 (115)、转接轴(116)、转接板(117)。整个机械系统通过安装架固定在测试框架(5)上，安装架(101)与壳体(102)连接，壳体中装有扭矩传感器(22)，扭矩传感器0 的基座与壳体(10 固连，而另一端与主轴(10 连接，主轴与壳体之间有主轴承(104)和辅助轴承(107)。滑动架上、下盖板(109、 114)将滑动架支柱(110)和直线轴承导轨(111)连接成一个整体。装有直线轴承(113)的滑动架(11 与转接轴(116)、转接板(117)以及转接板上安装的待测电机通过螺钉连接成一个整体，可沿直线轴承导轨滑动。上、下连接销(108、115)之间安装有拉力传感器(21)。拉力-扭矩机械分离机构的工作原理是这样的测试时，安装有螺旋桨(7)的待测电机(9)安装在转接板(117)上，其运转时将产生的拉力和扭矩直接传给转接板(117)。转接板上的扭矩经由转接轴(116)(转接轴和滑动架下盖板(114)不接触)传递给用螺钉与其固连的滑动架(112)。拉力传递路线由于滑动架上四枚直线轴承(113)的存在，滑动架(112)以极小的摩擦在直线轴承导轨(111)上滑动，导轨几乎不传递轴向载荷，拉力几乎全部作用在拉力传感器上。经过拉力传感器，拉力经由上连接销(108)、上连接销垫片(106)、辅助轴承(107)、套筒(105)、主轴(103)、主轴承(104)、壳体(102)、安装架(101)，最终由测试框架( 承受。扭矩传感器0 通过矩形卡槽与主轴的连接，所以扭矩传感器不承受拉力。扭矩传递路线由于拉力传感器顶端连接的上连接销(108)是通过辅助轴承(107)传递拉力的，与滑动架上盖板(109)、套筒(10 等零件并无其它接触，辅助主轴承 (107)转动摩擦极小，所以拉力传感器不本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电动动力测试平台，其特征在于包括：拉力－扭矩机械分离机构（１），用于承载待测电机（９）的载荷和将扭矩和拉力解耦；传感器测量系统（２），用于将包括拉力和扭矩的物理量转换为易于测量的模拟电信号；仪表显示系统（３），用于将所述模拟电信号转化为数字量；数据采集系统（４），将所述电动动力测试平台的测量数据提供给微型计算机，进行采集和记录。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，张宇雄，万志强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11
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