專利名稱：加載梯度隨動(dòng)被動(dòng)加載舵機(jī)負(fù)載模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利設(shè)計(jì)一種加載梯度隨動(dòng)被動(dòng)加載舵機(jī)負(fù)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，具體設(shè)計(jì)一種角運(yùn)動(dòng)舵機(jī)氣動(dòng)載荷模擬器。
背景技術(shù)：
飛行器試飛前通常在地面上要進(jìn)行飛行控制仿真與實(shí)驗(yàn)，為了模擬舵機(jī)實(shí)際工作環(huán)境，通常需要配置舵機(jī)負(fù)載模擬器進(jìn)行模擬試驗(yàn)。舵機(jī)負(fù)載模擬器亦稱舵機(jī)加載器。舵機(jī)加載按照工作方式分為主動(dòng)加載和被動(dòng)加載兩種方式。主動(dòng)加載模擬器主要有缺點(diǎn)如下首先，無論是電動(dòng)加載還是液壓加載形式都會(huì)產(chǎn)生多余力矩，是主動(dòng)加載方式固有缺陷，尤其在小加載梯度情況下產(chǎn)生的多余力矩甚至?xí)蜎]有用加載信號。其次，主動(dòng)加載方式需要消耗能量，尤其是對于快速大載荷加載通常需要采用液壓加載方式，而液壓加載器成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易維護(hù)。被動(dòng)加載模擬器通常采用重量塊(或慣量塊)、撓性桿等實(shí)現(xiàn)方式。被動(dòng)加載不需要消耗能量，也不會(huì)產(chǎn)生多余力矩，且結(jié)構(gòu)簡單易維護(hù)。但是，現(xiàn)有被動(dòng)加載方式其主要缺點(diǎn)首先，重量塊(或慣量塊)為恒值載荷；其次，撓性桿工作方式雖然隨著負(fù)載隨舵偏角變化而變化，但是加載梯度恒定不變且舵偏角變化范圍有限。通過對以上兩種舵機(jī)加載器模擬器缺點(diǎn)進(jìn)行了針對性的分析，本發(fā)明專利在充分解決現(xiàn)有缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上并進(jìn)行了原理上的全新設(shè)計(jì)，發(fā)明設(shè)計(jì)一種加載梯度隨動(dòng)被動(dòng)加載舵機(jī)負(fù)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其加載梯度實(shí)現(xiàn)了在線可調(diào)，可跟蹤和模擬氣動(dòng)載荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、成本低，硬件配置數(shù)量少，能滿足多種型號舵機(jī)負(fù)載模擬的加載系統(tǒng)。其主要特征是導(dǎo)向槽(1)、伺服電機(jī)(12)和支座(9) 固定在工作臺面上，其中推力桿O)、齒輪(3)、撓性桿支架(4)與固定滑塊(6)與導(dǎo)向槽 (1)固定在一起，然后減速器(7)、扭矩傳感器(8)、聯(lián)軸器(10)及舵機(jī)與支座(9)連接，同時(shí)通過減速(7)與推力桿( 連接。伺服電機(jī)(1 與齒輪桿連接提供器動(dòng)力。整個(gè)舵機(jī)模擬器裝置實(shí)現(xiàn)了 (1)寬適用范圍。通過選用不同規(guī)格減速器，可模擬大負(fù)載范圍；(2)低能耗。本發(fā)明專利公開一種氣動(dòng)載荷模擬被動(dòng)加載實(shí)驗(yàn)裝置，其特點(diǎn)在于(1)采用撓性桿5進(jìn)行被動(dòng)加載；(2)通過減速器7增大負(fù)載模擬范圍，同時(shí)也增大測試轉(zhuǎn)角范圍；(3)通過固定滑塊(6)裝置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)改變加載梯度；(4)通過固定滑塊(6)裝置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)模擬舵機(jī)氣動(dòng)載荷；(5)由一對齒條推力桿作用在固定滑塊(6)裝置上，使得固定滑塊(6)裝置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)為對稱負(fù)載。


圖1為加載裝置在最小加載梯度情況下的組成示意圖。圖1中1、導(dǎo)向槽，2、推力桿，3、齒輪，4、撓性桿支架，5、撓性桿，6、固定滑塊，7、減速器，8、扭矩傳感器，9、支座，10、聯(lián)軸器，11、舵機(jī)，12、伺服電機(jī)。圖2為加載裝置在最大加載梯度情況下的組成示意圖。圖3加載工作過程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)3中13、控制計(jì)算機(jī)，14、伺服驅(qū)動(dòng)器，圖4為加載裝置具體工作原理示意圖。具體工作原理首先，根據(jù)舵機(jī)舵偏角變化范圍選擇減速器。當(dāng)舵機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，撓性桿就會(huì)產(chǎn)生扭角。撓性桿所產(chǎn)生的被動(dòng)扭角，會(huì)給舵機(jī)施加反扭矩，也就是實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)的被動(dòng)加載。根據(jù)材料力學(xué)原理，舵機(jī)受到的反扭矩與舵偏角大小成正比，與撓性桿長度成反比，如圖4所示。因此，當(dāng)舵偏角不變，而改變撓性桿長度時(shí)，可以調(diào)整舵機(jī)載荷，從而實(shí)現(xiàn)了對舵機(jī)負(fù)載的跟蹤。在開始運(yùn)行時(shí)，先輸入加載指令傳遞給控制計(jì)算機(jī)(1 ，同時(shí)扭矩傳感器(8)與舵機(jī)(11)與控制計(jì)算機(jī)(13)連接，然后通過伺服驅(qū)動(dòng)器(14)帶動(dòng)伺服電機(jī)(12)開始工作，帶動(dòng)齒輪⑶運(yùn)行，同時(shí)驅(qū)動(dòng)推力桿⑵向前向后運(yùn)行，使得撓性桿(5)長度L發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)如圖4所示的工作狀態(tài)。其中圖4的撓性桿扭角(θ )與舵機(jī)偏轉(zhuǎn)角(Φ)之間的關(guān)系由減速器(7)來調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明專利其主要特征是導(dǎo)向槽(1)、伺服電機(jī)(12)和支座(9)固定在工作臺面上，其中推力桿O)、齒輪(3)、撓性桿支架(4)與固定滑塊與導(dǎo)向槽(1)固定在一起，然后減速器(7)、扭矩傳感器(8)、聯(lián)軸器(10)及舵機(jī)與支座(9)連接，同時(shí)通過減速(7)與推力桿⑵連接。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種加載梯度隨動(dòng)被動(dòng)加載舵機(jī)負(fù)載模擬器，屬于角運(yùn)動(dòng)舵機(jī)氣動(dòng)載荷模擬器實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，由撓性桿(5)、固定滑塊(6)、齒輪(3)推力桿(2)、減速器(7)等組成。其要點(diǎn)在于通過撓性桿的被動(dòng)加載方式實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)負(fù)載的主動(dòng)跟蹤，且沒有多余力矩產(chǎn)生。本發(fā)明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、硬件配置數(shù)量少，可以替代比較復(fù)雜的主動(dòng)加載裝置。
文檔編號G09B9/08GK102486899SQ201010569379
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉建中, 吳麗芳, 王志勝, 甄子洋, 胡洲, 陳照海 申請人:南京航空航天大學(xué)