涵道风扇多自由度测试装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术一种涵道风扇多自由度测试装置及其方法，属于涵道风扇测试技术领域，本发明专利技术提供的涵道风扇多自由度测试装置包括支架、设置在支架顶端的悬臂、悬吊关节和用于连接待测涵道风扇的旋转框架单元，旋转框架单元通过悬吊关节与悬臂连接；旋转框架单元包括自上而下依次设置的X轴旋转关节、拉压力计、Z轴旋转关节和用于连接待测试涵道风扇的连接组件；本发明专利技术通过释放涵道风扇的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的自由度测得涵道风扇飞行时的姿态角，达到了提升涵道风扇测试精准度和全面性的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
涵道风扇多自由度测试装置及其方法
本专利技术涉及涵道风扇测试
，具体说，涉及一种涵道风扇多自由度测试装置及其方法。
技术介绍
由于涵道风扇的动力特性，越来越多的应急救援机器人或者无人机采用涵道风扇作为动力装置。而涵道风扇的动力参数测试为涵道风扇的动力特性提供了调试支撑。而现有的涵道风扇测试装置，由于采用推/拉力计等简单机械结构，且测试结果并未经过分析计算处理，存在仅限于力或轴向力矩的测试，测试装置结构不合理，且测试结果误差较大的弊端。比如，现有技术中的一种推力测试装置(申请号为201720159002.4)，通过将导向结构设置在测试台上，涵道风扇可移动地设置在导向结构上，实现测力装置通过连接件沿着导向结构方向测量涵道推力。该方法仅限于测试涵道水平推力，且未将摩擦力、导向角度误差等耦合因素考虑在内，存在较大误差。再比如，现有技术中的一种涵道风扇发动机测试用装置(申请号201610998846.8)，通过测拉力模块和测扭力模块的相互独立工作，实现对拉力和扭矩的准确测量；但是该方法仅能实现风扇水平方向的扭矩和受力状态，存在无法对于涵道风扇的垂直运动中的姿态进行测试的弊端。因此，亟需一种精密度高且能够实现多种姿态角度测试的涵道风扇多自由度测试装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种涵道风扇多自由度测试装置及其方法，该涵道风扇多自由度测试装置具有稳定性高测试自由度大的特点，为涵道风扇的气动力参数设定的提供了调试支撑。为了实现上述目的，本专利技术提供一种涵道风扇多自由度测试装置包括支架、设置在支架顶端的悬臂、悬吊关节和用于连接待测涵道风扇的旋转框架单元，旋转框架单元通过悬吊关节与悬臂连接；其中，旋转框架单元包括自上而下依次设置的X轴旋转关节、拉压力计、Z轴旋转关节和用于连接待测试涵道风扇的连接组件；X轴旋转关节，用于实现待测涵道风扇绕X轴方向旋转；Z轴旋转关节，用于实现待测涵道风扇的沿Z轴方向的自转；X轴旋转关节的底端通过拉压力计连接Z轴旋转关节；Z轴旋转关节的底端连接连接组件。进一步，优选的，在悬臂的末端设置Y轴旋转关节，Y轴旋转关节用于实现待测涵道风扇绕Y轴方向旋转；其中，Y轴旋转关节包括沿Y轴方向设置的Y轴、Y轴轴承座一、Y轴轴承一、Y轴轴承座二和Y轴轴承二；Y轴水平插置在悬臂末端，在Y轴的前端设置有与悬臂的螺孔对应设置的螺纹，Y轴的末端外露，且设置有Y轴止口；悬吊关节的顶端开设有通孔，Y轴穿过通孔与悬吊关节旋转连接；Y轴轴承一和Y轴轴承二依次设置在Y轴上；Y轴与Y轴轴承一的内圈以及Y轴轴承二的内圈过盈配合，Y轴轴承一的外圈与Y轴轴承座一过盈配合；Y轴轴承二的外圈与Y轴轴承座二过盈配合；Y轴轴承座一和Y轴轴承座二与悬臂固定连接。进一步，优选的，在悬臂末端设置有用于连接悬吊关节的安装槽，安装槽与悬吊关节的通孔对应设置；在Y轴末端设置有用于限位悬吊关节的摩擦圈。进一步，优选的，X轴旋转关节包括与悬吊关节同步旋转的X轴、X轴轴承、X轴端盖以及X轴轴承座；其中，悬吊关节的顶端连接悬臂，悬吊关节的底端的外径与X轴的内孔过盈配合；X轴轴承通过X轴端盖固定在X轴轴承座上，X轴轴承的外圈与X轴轴承座过盈配合，X轴轴承的内圈与X轴过盈配合；X轴轴承座的底端连接拉压力计。进一步，优选的，Z轴旋转关节包括Z轴、Z轴端盖、Z轴轴承、Z轴轴承外环以及下承力零件；其中，Z轴的顶端连接拉压力计，Z轴的外径表面与Z轴轴承的内径表面过盈配合，Z轴轴承的外径表面与Z轴轴承外环的内径表面过盈配合，在Z轴轴承外环的上端设置用于限位Z轴轴承的Z轴端盖；Z轴轴承外环的底端通过下承力零件连接连接组件。进一步，优选的，在支架侧面设置有T型槽，在悬臂的前端开设有与用于容置支架的限位孔，支架与悬臂通过T形螺母相连接。进一步，优选的，在悬臂与支架之间设置有斜拉筋；斜拉筋由2个导轨和连接2个导轨的斜拉筋固定块组成；2个导轨分别固定在支架和悬臂上，在导轨上设置有与斜拉筋固定块对应设置的固定槽。进一步，优选的，连接组件包括短框架、水平框架以及连接短框架和水平框架的框架连接件；短框架与待测涵道风扇的支耳螺接，框架连接件与水平框架螺接。为了实现上述目的，本专利技术还保护一种涵道风扇多自由度测试方法，方法通过上述涵道风扇多自由度测试装置实现，方法包括：将待测涵道风扇通过连接组件固定在Z轴旋转关节的下方，将连接有待测涵道风扇的Z轴旋转关节通过拉压力计连接X轴旋转关节，并组成旋转框架单元，将连接有待测涵道风扇的旋转框架单元通过悬吊关节套设在悬臂的Y轴旋转关节的Y轴上；将悬臂固设在支架上；当测试不包含Y轴方向的涵道风扇的姿态时，摘除摩擦圈，将悬吊关节安装在悬臂的安装槽上；开启涵道风扇，涵道风扇带动Z轴旋转关节的Z轴轴承外环自转，以实现涵道风扇Z轴方向的自由度释放；连接有Z轴旋转关节的涵道风扇围绕X轴旋转关节的X轴旋转，以实现涵道风扇X轴方向的自由度释放，通过拉压力计测得涵道风扇的升力数据，通过涵道风扇的飞行控制系统获得涵道风扇的姿态角数据；当测试包含Y轴方向的涵道风扇的姿态时，将悬吊关节限位在摩擦圈与Y轴止口之间；连接有旋转框架单元的涵道风扇通过悬吊关节围绕Y轴旋转，以实现涵道风扇Y轴方向的自由度释放，通过拉压力计测得涵道风扇的升力数据；通过涵道风扇的飞行控制系统获得涵道风扇的姿态角数据；将所获得的的升力数据和姿态角数据传输至计算机进行数据分析，完成涵道风扇测试。进一步，优选的，Y轴旋转关节包括的沿Y轴方向设置的Y轴、Y轴隔圈一、Y轴轴承座一、Y轴轴承一、Y轴隔圈二、Y轴轴承座二和Y轴轴承二；Y轴水平插置在悬臂末端，在Y轴的前端设置有与悬臂的螺孔对应设置的螺纹，Y轴的末端外露，且设置有Y轴止口；悬吊关节的顶端开设有通孔，Y轴穿过通孔与悬吊关节旋转连接；Y轴隔圈一、2个Y轴轴承一、Y轴隔圈二和Y轴轴承二依次设置在Y轴上；Y轴与2个Y轴轴承一的内圈以及Y轴轴承二的内圈过盈配合，Y轴轴承一的外圈与Y轴轴承座一过盈配合；Y轴轴承二的外圈与Y轴轴承座二过盈配合；Y轴轴承座一和Y轴轴承座二与悬臂固定连接。如上所述，本专利技术的一种涵道风扇多自由度测试装置及其方法，通过设置X轴旋转关节、Z轴旋转关节、Y轴旋转关节，实现了对涵道风扇各个方向自由度的释放，从而对涵道风扇进行更全面的测试；其有益效果如下：1)通过设置X轴旋转关节、Z轴旋转关节、Y轴旋转关节，减少了测试装置对涵道风扇的姿态限制，实现对涵道风扇进行全方位的姿态角度测试；2)对于涵道风扇的姿态的改变进行及时捕捉，从而提升测试的精确程度；3)通过在X轴旋转关节、Z轴旋转关节之间设置拉压力计，获取涵道风扇的升力数据，丰富涵道风扇的测试参数；4)通过改变悬吊关节的安装位置，实现Y轴方向自由度的释放或者控制，丰富了测试数据集的全面性，进而进一步提升测试装置的测试准确度；5)将水平框架和框架连接件作为固定待测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涵道风扇多自由度测试装置，其特征在于，包括支架、设置在所述支架顶端的悬臂、悬吊关节和用于连接待测涵道风扇的旋转框架单元，所述旋转框架单元通过所述悬吊关节与所述悬臂连接；/n其中，所述旋转框架单元包括自上而下依次设置的X轴旋转关节、拉压力计、Z轴旋转关节和用于连接所述待测试涵道风扇的连接组件；/n所述X轴旋转关节，用于实现所述待测涵道风扇绕X轴方向旋转；/n所述Z轴旋转关节，用于实现所述待测涵道风扇的沿Z轴方向的自转；/n所述X轴旋转关节的底端通过所述拉压力计连接所述Z轴旋转关节；所述Z轴旋转关节的底端连接所述连接组件。/n

【技术特征摘要】
1.一种涵道风扇多自由度测试装置，其特征在于，包括支架、设置在所述支架顶端的悬臂、悬吊关节和用于连接待测涵道风扇的旋转框架单元，所述旋转框架单元通过所述悬吊关节与所述悬臂连接；
其中，所述旋转框架单元包括自上而下依次设置的X轴旋转关节、拉压力计、Z轴旋转关节和用于连接所述待测试涵道风扇的连接组件；
所述X轴旋转关节，用于实现所述待测涵道风扇绕X轴方向旋转；
所述Z轴旋转关节，用于实现所述待测涵道风扇的沿Z轴方向的自转；
所述X轴旋转关节的底端通过所述拉压力计连接所述Z轴旋转关节；所述Z轴旋转关节的底端连接所述连接组件。


2.根据权利要求1所述的涵道风扇多自由度测试装置，其特征在于，在所述悬臂的末端设置Y轴旋转关节，所述的Y轴旋转关节用于实现所述待测涵道风扇绕Y轴方向旋转；
其中，所述的Y轴旋转关节包括沿Y轴方向设置的Y轴、Y轴轴承座一、Y轴轴承一、Y轴轴承座二和Y轴轴承二；
所述Y轴水平插置在所述悬臂末端，在所述Y轴的前端设置有与所述悬臂的螺孔对应设置的螺纹，所述Y轴的末端外露，且设置有Y轴止口；所述悬吊关节的顶端开设有通孔，所述Y轴穿过所述通孔与所述悬吊关节旋转连接；
所述Y轴轴承一和Y轴轴承二依次设置在所述Y轴上；所述Y轴与所述Y轴轴承一的内圈以及所述Y轴轴承二的内圈过盈配合，所述Y轴轴承一的外圈与所述Y轴轴承座一过盈配合；所述Y轴轴承二的外圈与所述Y轴轴承座二过盈配合；所述Y轴轴承座一和所述Y轴轴承座二与所述悬臂固定连接。


3.根据权利要求2所述的涵道风扇多自由度测试装置，其特征在于，在所述悬臂末端设置有用于连接所述悬吊关节的安装槽，所述安装槽与所述悬吊关节的通孔对应设置；在所述Y轴末端设置有用于限位所述悬吊关节的摩擦圈。


4.根据权利要求1所述的涵道风扇多自由度测试装置，其特征在于，
所述X轴旋转关节包括与所述悬吊关节同步旋转的X轴、X轴轴承、X轴端盖以及X轴轴承座；其中，所述悬吊关节的顶端连接所述悬臂，所述悬吊关节的底端的外径与所述X轴的内孔过盈配合；所述X轴轴承通过所述X轴端盖固定在所述X轴轴承座上，所述X轴轴承的外圈与所述X轴轴承座过盈配合，所述X轴轴承的内圈与所述X轴过盈配合；所述X轴轴承座的底端连接所述拉压力计。


5.根据权利要求1所述的涵道风扇多自由度测试装置，其特征在于，
所述Z轴旋转关节包括Z轴、Z轴端盖、Z轴轴承、Z轴轴承外环以及下承力零件；其中，所述Z轴的顶端连接所述拉压力计，所述Z轴的外径表面与所述Z轴轴承的内径表面过盈配合，所述Z轴轴承的外径表面与Z轴轴承外环的内径表面过盈配合，在所述Z轴轴承外环的上端设置用于限位所述Z轴轴承的Z轴端盖；所述Z轴轴承外环的底端通过所述下承力零件连接所述连接组件。


6.根据权利要求1或5所述的涵道风扇多自由度测试装置，其特征在于，
在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮，吕琼莹，薛珊，赵经济，王泽，高亚男，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22