一种高速动导数试验机构及其工作原理制造技术

一种高速动导数试验机构及其工作原理，属于航空气动力风洞特种试验技术领域。其包括驱动电机、偏心凸轮、滑槽块、滑槽轨道、转换杠杆、旋转驱动轴和模型支杆，驱动电机装有偏心凸轮，滑槽轨道装于支撑套筒内，滑槽轨道上滑动配合有滑槽块，偏心凸轮与滑槽块滑动配合，转换杠杆与支撑套筒转动连接，转换杠杆与滑槽块连接，旋转驱动轴与转换杠杆端部连接，旋转驱动轴上装有角度天平和测力天平。目的是为了解决现有滚转动导数试验装置中依靠刚性运动副实现运动转换导致偏心距过小，运动的稳定性变差，振动的幅度会明显降低，试验测量的准确度也会降低的问题，本发明专利技术提高运动系统的承载能力与稳定性，在大负载下保持振动幅值的稳定。在大负载下保持振动幅值的稳定。在大负载下保持振动幅值的稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种高速动导数试验机构及其工作原理


[0001]本专利技术涉及一种高速动导数试验机构，应用于高速风洞动导数试验中，属于航空气动力风洞特种试验


技术介绍

[0002]目前，高速风洞滚转动导数试验机构大多数通过刚性运动副将电机的连续旋转运动转换为滚转方向上的往复正弦运动，最终实现模型绕轴线的滚转往复振动。典型机构的特征是模型的振动角度振幅由偏心轴的偏心距与其和模型支杆轴线之间的距离比值决定。由于受风洞尺寸限制，滚转动导数试验机构设计时偏心轴与模型支杆轴线之间的距离基本固定，对于1.2米量级高速风洞，该距离一般在50毫米范围内，而滚转角度振幅一般在1.5
°
以内，经计算，偏心轴的偏心距就不大于0.13毫米。过小的偏心距导致了运动过程中间隙影响占比较大，运动的稳定性变差，振动的幅度会明显降低，试验测量的准确度也会降低，这种问题在模型大负载情况下表现的尤为明显。
[0003]因此，亟需提出一种新型的一种高速动导数试验机构，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术研发目的是为了解决现有滚转动导数试验装置中依靠刚性运动副实现运动转换导致偏心距过小，进而引发的运动过程中间隙影响占比较大，运动的稳定性变差，振动的幅度会明显降低，试验测量的准确度也会降低的 问题，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
[0005]本专利技术的技术方案：方案一、一种高速动导数试验机构，包括支撑套筒、驱动电机、减速器、偏心凸轮、滑槽块、滑槽轨道、转换杠杆、转换杠杆支撑座、旋转驱动轴、模型支杆、角度天平和测力天平，支撑套筒一端安装有模型支杆，并且二者内部连通，驱动电机的输出端设置有减速器，减速器固定安装于支撑套筒内部，减速器的输出端安装有偏心凸轮，滑槽轨道固定安装于支撑套筒内部侧壁上，滑槽轨道上滑动配合有滑槽块，偏心凸轮的偏心凸起端与滑槽块的滑槽滑动配合，转换杠杆通过转换杠杆支撑座与支撑套筒底部建立转动连接，转换杠杆一端与滑槽块固定连接，旋转驱动轴转动安装于模型支杆内部，且一端探入支撑套筒内后，与转换杠杆固定连接，旋转驱动轴另一端依次安装有角度天平和测力天平。
[0006]优选的：所述旋转驱动轴一端设置有十字铰链柔性结构，旋转驱动轴插装于十字铰链柔性结构底部。
[0007]优选的：所述十字铰链柔性结构包括外环板，内半环板、底座和连接梁组，底座底部插装有旋转驱动轴，外环板底部固定安装于底座内，外环板内设置有内半环板，内半环板外侧壁与外环板一端内侧壁贴合，内半环板内侧壁通过连接梁组与外环板另一端内侧壁建
立固定连接。
[0008]优选的：所述连接梁组包括至少两个连接梁，连接梁两端分别与内半环板内侧壁和外环板内侧壁建立固定连接，每相邻两个连接梁十字交叉布置。
[0009]优选的：所述减速器通过减速器支撑座固定安装于支撑套筒内部。
[0010]优选的：所述旋转驱动轴通过支撑轴承转动安装于模型支杆内部。
[0011]方案二、一种高速动导数试验机构的工作原理，是方案一所述的一种高速动导数试验机构上实现的，包括：步骤1，驱动电机带动偏心凸轮转动，偏心凸轮的偏心凸起端带动滑槽块在滑槽轨道进行横向摆动，滑槽块输出为左右方向上的正弦振动，故转换杠杆随着滑槽块做正弦摆动；步骤2，由于转换杠杆与转换杠杆支撑座转动连接的约束下，转换杠杆做旋转运动，即转换杠杆整体上作绕转换杠杆支撑座轴线的转动，而转换杠杆右下端与旋转驱动轴固连，故只能作绕旋转驱动轴轴线的转动，转换杠杆两端之间的运动方向转化就由转换杠杆上的十字铰链柔性结构来实现；步骤3，对运动进行分解分析，转换杠杆右侧端点设为A点，转换杠杆左侧与十字铰链柔性结构的连接点设为B点，通过转换杠杆右侧端点A点的运动位移，构建坐标系（X，Y，Z），其中转换杠杆右端的运动位移为（Y，Z）方向；步骤4，设转换杠杆与转换杠杆支撑座的转动轴线为OO
’
，十字铰链柔性结构与旋转驱动轴的连接点设为C点，旋转驱动轴与角度天平的连接点为D，B点做两个运动，分别是绕线OO
’
做的转动运动和绕轴线CD做的转动运动，并通过角度天平和测力天平获取旋转驱动轴的实时运动姿态。
[0012]本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术针对现有运动转换机构中的不足，提出一种全新思路的运动转换机构，在狭小空间位置处由柔性机构来代替滑动运动幅，消除间隙的影响，同时，结合杠杆结构形式，对运动位移进行放大，然后再使用偏心轴进行驱动，由于运动位移得到了放大，相应地偏心轴的偏心距也得到了放大，对间隙的敏感度得到了降低，影响量就也大幅降低；2.本专利技术的十字铰链柔性结构具有抵抗气动载荷强的特点，模型的大滚转力矩不会对柔性机构产生大的弹性变形，提升了机构的运动稳定性与抗负载能力，替代传统的纯刚性传递机构实现不同方向上的运动转换，大大降低了机构传递中的间隙影响量；3.本专利技术可以增大偏心距，从而降低滑动间隙所占比重，减小间隙影响，提高运动系统的稳定性，在大负载下保持振动幅值的稳定。
附图说明
[0013]图1是一种高速动导数试验机构的结构示意图；图2是一种高速动导数试验机构的爆炸图；图3是一种高速动导数试验机构的配合安装图；图4是一种高速动导数试验机构的剖面图；图5是图3的俯视图；图6是一种高速动导数试验机构的十字铰链柔性结构的结构示意图；
图7是一种高速动导数试验机构的十字铰链柔性结构的配合安装图；图8是一种高速动导数试验机构的结构力传递原理图。
[0014]图中：1
‑
支撑套筒，2
‑
驱动电机，3
‑
减速器，4
‑
减速器支撑座，5
‑
偏心凸轮，6
‑
滑槽块，7
‑
滑槽轨道，8
‑
转换杠杆，9
‑
转换杠杆支撑座，10
‑
旋转驱动轴，11
‑
模型支杆，12
‑
角度天平，13
‑
测力天平，14
‑
支撑轴承，61
‑
滑槽，101
‑
十字铰链柔性结构，8
‑1‑
外环板，8
‑2‑
内半环板，8
‑3‑
底座，8
‑4‑
连接梁组。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的目的、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专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。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专利技术的概念。
[0016]本专利技术所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速动导数试验机构，其特征在于：包括支撑套筒（1）、驱动电机（2）、减速器（3）、偏心凸轮（5）、滑槽块（6）、滑槽轨道（7）、转换杠杆（8）、转换杠杆支撑座（9）、旋转驱动轴（10）、模型支杆（11）、角度天平（12）和测力天平（13），支撑套筒（1）一端安装有模型支杆（11），并且二者内部连通，驱动电机（2）的输出端设置有减速器（3），减速器（3）固定安装于支撑套筒（1）内部，减速器（3）的输出端安装有偏心凸轮（5），滑槽轨道（7）固定安装于支撑套筒（1）内部侧壁上，滑槽轨道（7）上滑动配合有滑槽块（6），偏心凸轮（5）的偏心凸起端与滑槽块（6）的滑槽（61）滑动配合，转换杠杆（8）通过转换杠杆支撑座（9）与支撑套筒（1）底部建立转动连接，转换杠杆（8）一端与滑槽块（6）固定连接，旋转驱动轴（10）转动安装于模型支杆（11）内部，且一端探入支撑套筒（1）内后，与转换杠杆（8）固定连接，旋转驱动轴（10）另一端依次安装有角度天平（12）和测力天平（13）。2.根据权利要求1所述的一种高速动导数试验机构，其特征在于：所述旋转驱动轴（10）一端设置有十字铰链柔性结构（101），旋转驱动轴（10）插装于十字铰链柔性结构（101）底部。3.根据权利要求2所述的一种高速动导数试验机构，其特征在于：所述十字铰链柔性结构（101）包括外环板（8
‑
1），内半环板（8
‑
2）、底座（8
‑
3）和连接梁组（8
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4），底座（8
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3）底部插装有旋转驱动轴（10），外环板（8
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1）底部固定安装于底座（8
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3）内，外环板（8
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1）内设置有内半环板（8
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2），内半环板（8
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2）外侧壁与外环板（8
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1）一端内侧壁贴合，内半环板（8
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2）内侧壁通过连接梁组（8
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4）与外环板（8
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：潘金柱，张杰，郑咏淋，徐明，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：