多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，包括：側(cè)桿，其包括側(cè)桿底板；側(cè)桿夾具單元，其用于夾緊側(cè)桿；手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置，其包括安裝支架單元和把手單元，安裝支架單元與側(cè)桿底板連接以支撐所述側(cè)桿，把手單元安裝到安裝支架單元的頂部，用于模擬對(duì)應(yīng)于飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸的側(cè)桿的運(yùn)動(dòng)；傾角傳感器，其布置在側(cè)桿夾具單元的頂部，用于采集飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸的角度；以及拉壓力傳感器，其布置在側(cè)桿夾具單元的側(cè)部，并連接到把手單元，用于采集飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸的操縱力，拉壓力傳感器垂直于側(cè)桿的軸線布置。本發(fā)明的測(cè)試裝置能夠準(zhǔn)確地得到側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移的數(shù)據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空工程試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng) 位移測(cè)試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 飛機(jī)側(cè)桿駕駛裝置又稱(chēng)側(cè)桿控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)側(cè)桿，其主要功能是輸出指令，控制飛機(jī) 的俯仰和橫滾。為了滿(mǎn)足側(cè)桿的前期研發(fā)試驗(yàn)以及后期驗(yàn)證試驗(yàn)的需求，需要有一套測(cè)試 裝置來(lái)檢測(cè)側(cè)桿的操縱力及相應(yīng)位移。
[0003] 飛機(jī)側(cè)桿不同于汽車(chē)換擋桿等操縱桿，飛機(jī)側(cè)桿的操縱力及相應(yīng)位移測(cè)試有以下 難點(diǎn)：
[0004] 1.飛機(jī)側(cè)桿是雙自由度的，用來(lái)控制飛機(jī)的俯仰軸及橫滾軸，在實(shí)際操縱中，極易 產(chǎn)生耦合。而在設(shè)計(jì)側(cè)桿時(shí)所提的操縱力和位移指標(biāo)以及適航條款的規(guī)定中都是以單個(gè)方 向的力和位移之間關(guān)系的形式提出，所以在實(shí)際測(cè)試時(shí)，需要測(cè)試單軸的操縱力及相應(yīng)位 移，并嚴(yán)格避免雙自由度的耦合。
[0005] 2.為了飛行員操縱側(cè)桿時(shí)的舒適性和可靠性，飛機(jī)側(cè)桿一般被設(shè)計(jì)成多曲面的不 規(guī)則外形結(jié)構(gòu)用以貼合手部曲線。用常規(guī)的測(cè)試裝置與側(cè)桿連接，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中極易出現(xiàn) 間隙，影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0006] 3.飛機(jī)的側(cè)桿往往是一個(gè)整體的設(shè)備，在測(cè)試過(guò)程中不能對(duì)部件及整體進(jìn)行拆 卸、改造及改裝。
[0007] 因此，設(shè)計(jì)一種針對(duì)多自由度、復(fù)雜外形側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，成為 亟待解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試 裝置，其能夠準(zhǔn)確地得到側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移的數(shù)據(jù)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，包括：
[0010] 側(cè)桿，其包括側(cè)桿底板；
[0011] 側(cè)桿夾具單元，其用于夾緊所述側(cè)桿；
[0012] 手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置，其包括安裝支架單元和把手單元，所述安裝支架單元與所述 側(cè)桿底板連接以固定所述手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置，所述把手單元安裝到所述安裝支架單元的頂 部，用于模擬對(duì)應(yīng)于飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸的所述側(cè)桿的運(yùn)動(dòng)；
[0013] 傾角傳感器，其布置在所述側(cè)桿夾具單元的頂部，用于采集飛機(jī)的俯仰軸或橫滾 軸的角度；以及 _
[0014] 拉壓力傳感器，其布置在所述側(cè)桿夾具單兀的側(cè)部，并連接到所述把手單兀，用于 采集飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸的操縱力，其中所述拉壓力傳感器垂直于所述側(cè)桿的軸線布 置。
[0015] 進(jìn)一步地，所述側(cè)桿包括第一表面、第二表面和第三表面；
[0016] 所述側(cè)桿夾具單元包括第一平板、第二平板和第三平板以及將所述第一平板、第 二平板和第三平板連接在一起的多個(gè)安裝板，其中所述第一平板、所述第二平板和所述第 三平板分別與所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面貼合，以?shī)A緊所述側(cè)桿。
[0017] 進(jìn)一步地，所述把手單元通過(guò)楔形的把手安裝調(diào)整片安裝到所述安裝支架單元的 頂部。
[0018] 進(jìn)一步地，所述把手單元包括把手、橫向滾珠軸承單元、橫向直線導(dǎo)軌、縱向滾珠 軸承單元以及縱向直線導(dǎo)軌，所述橫向直線導(dǎo)軌平行于所述側(cè)桿的運(yùn)動(dòng)方向延伸，當(dāng)推動(dòng) 所述把手時(shí)，所述橫向滾珠軸承單元沿著所述橫向直線導(dǎo)軌橫向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)所述縱向滾珠 軸承單元沿著所述縱向直線導(dǎo)軌縱向向下運(yùn)動(dòng)，以模擬所述側(cè)桿的運(yùn)動(dòng)。
[0019] 進(jìn)一步地，還包括與所述拉壓力傳感器連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)的拉壓力傳感器連接單元， 所述把手單元穿過(guò)所述拉壓力傳感器連接單元。所述拉壓力傳感器連接單元可以轉(zhuǎn)動(dòng)，作 用是防止所述把手單元在模擬所述側(cè)桿運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)死區(qū)或卡阻。
[0020] 進(jìn)一步地，所述傾角傳感器通過(guò)傾角傳感器調(diào)整片安裝到所述側(cè)桿夾具單元的頂 部。
[0021] 進(jìn)一步地，所述傾角傳感器為雙軸傾角傳感器。
[0022] 進(jìn)一步地，所述拉壓力傳感器通過(guò)拉壓力傳感器調(diào)整片安裝到所述側(cè)桿夾具單元 的側(cè)部。
[0023] 進(jìn)一步地，所述拉壓力傳感器為S型拉壓力傳感器。
[0024] 由于被測(cè)物（即飛機(jī)側(cè)桿）是多曲面的不規(guī)則外形結(jié)構(gòu)，且不能對(duì)部件及整體進(jìn) 行拆卸、改造及改裝。因此，本發(fā)明在側(cè)桿上挑選出3個(gè)平面，并設(shè)計(jì)一個(gè)側(cè)桿夾具單元與 這3個(gè)平面貼合，保證在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有間隙。
[0025] 被測(cè)物（即飛機(jī)側(cè)桿）是雙自由度的，為避免雙自由度的耦合。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一 個(gè)手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置，該裝置與被測(cè)件（即飛機(jī)側(cè)桿）的底座固定，用兩套直線導(dǎo)軌與滾珠 軸承單元來(lái)模擬單自由度的弧線運(yùn)動(dòng)，安裝直線導(dǎo)軌時(shí)，通過(guò)安裝調(diào)整片，使直線導(dǎo)軌與S 型拉壓力傳感器平行，保證驅(qū)動(dòng)時(shí)無(wú)卡阻，過(guò)度摩擦。運(yùn)用直線導(dǎo)軌可以約束另一自由度， 從而解決【背景技術(shù)】中的難點(diǎn)1。
[0026]另外，在側(cè)桿夾具單元上方安裝雙軸傾角傳感器，用于采集俯仰軸或橫滾軸的角 度；在側(cè)桿夾具單元右側(cè)或后側(cè)安裝S型拉壓力傳感器，用于采集橫滾軸或俯仰軸的操縱 力。安裝雙軸傾角傳感器時(shí)，通過(guò)安裝調(diào)整片，將傳感器調(diào)至水平，并在采集前清零；安裝 S型拉壓力傳感器時(shí)，通過(guò)安裝調(diào)整片，使傳感器與側(cè)桿軸線垂直且傳感器的對(duì)稱(chēng)平面與側(cè) 桿運(yùn)動(dòng)平面重合，并在采集前清零。該裝置使側(cè)桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，S型拉壓力傳感器始終垂 直于側(cè)桿軸線，保證了所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而解決【背景技術(shù)】中的難點(diǎn)2及難點(diǎn)3。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施方式更好 地理解，其中：
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置的側(cè)桿的 不意圖；
[0029] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置的側(cè)桿夾 具單元的示意圖；以及
[0030] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的多自由度側(cè)釬的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所 附的附圖通過(guò)示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在 窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實(shí)施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他 實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。
[0032] 在以下的具體描述中，方向性的術(shù)語(yǔ)，例如"左"、"右""頂部"、"底部"、"前"、"后"、 "向前"、"向后"等，參考附圖中描述的方向使用。本發(fā)明的實(shí)施例的部件可被置于多種不同 的方向，方向性的術(shù)語(yǔ)是用于示例的目的而非限制性的。
[0033] 如圖1到3中所示，本發(fā)明的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置主要包 括側(cè)桿300、側(cè)桿夾具單元200、手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置1〇〇、傾角傳感器108和拉壓力傳感器 105。側(cè)桿300包括側(cè)桿底板304 ;側(cè)桿夾具單元200用于夾緊側(cè)桿300。手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝 置100包括安裝支架單元101和把手單元103,其中安裝支架單元101固定在側(cè)桿底板304 上，把手單元103安裝在安裝支架單元101上，用于模擬對(duì)應(yīng)于飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸的所 述側(cè)桿的運(yùn)動(dòng)。傾角傳感器108布置在側(cè)桿夾具單元200的頂部，用于采集飛機(jī)的俯仰軸 或橫滾軸的角度。拉壓力傳感器105布置在側(cè)桿夾具單元200的側(cè)部，并連接到把手單元 103,用于采集飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸的操縱力，拉壓力傳感器105垂直于側(cè)桿300的軸線 布置。
[0034] 具體地，側(cè)桿夾具單元200與側(cè)桿300之間的固定：側(cè)桿夾具單元200中的安裝板 201、安裝板202、安裝板203、平板204、平板205通過(guò)螺栓固定，套在側(cè)桿300上，平板204、 平板205、平板206分別與側(cè)桿300中的平面301、平面 3〇2、平面303貼合，最后用螺栓將平 板206與安裝板201、安裝板202分別固定。
[0035] 手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置100與側(cè)桿300之間的固定：安裝支架單元101與側(cè)桿底板304 通過(guò)螺栓固定。拉壓力傳感器連接單元106與拉壓力傳感器105通過(guò)螺栓固定，并將把手 單元103穿入拉壓力傳感器連接單元106中，把手單元調(diào)整片102與安裝支架單元101、把 手單元103分別用螺栓固定。把手單元103通過(guò)楔形的把手安裝調(diào)整片102安裝到安裝支 架單元200的頂部。拉壓力傳感器連接單元106可以轉(zhuǎn)動(dòng)，作用是防止把手單元103在模 擬側(cè)桿300的運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)死區(qū)或卡阻。
[0036] 把手單元103包括把手109、橫向滾珠軸承單元110、橫向直線導(dǎo)軌111、縱向滾珠 軸承單元112以及縱向直線導(dǎo)軌113,橫向直線導(dǎo)軌111平行于側(cè)桿300的運(yùn)動(dòng)方向（對(duì)應(yīng) 于飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸）延伸。當(dāng)推動(dòng)把手1〇9時(shí)，橫向滾珠軸承單元110沿著橫向直 線導(dǎo)軌111橫向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)縱向滾珠軸承單元112沿著縱向直線導(dǎo)軌113縱向向下運(yùn)動(dòng)，以 模擬側(cè)桿300的運(yùn)動(dòng)。
[0037] 拉壓力傳感器105優(yōu)選為S型拉壓力傳感器，其通過(guò)拉壓力傳感器調(diào)整片104與 安裝板202用螺栓固定，拉壓力傳感器105與拉壓力傳感器調(diào)整片104用螺栓固定。
[0038] 傾角傳感器108優(yōu)選為雙軸傾角傳感器，其通過(guò)傾角傳感器調(diào)整片107與安裝板 203用螺栓固定，傾角傳感器108與傾角傳感器調(diào)整片107用螺栓固定。
[0039] 安裝完成后，將S型拉壓力傳感器105及雙軸傾角傳感器108的數(shù)值歸零，推動(dòng)或 拉動(dòng)把手1〇9,使橫向滾珠軸承單元110及縱向滾珠軸承單元II2分別在橫向直線導(dǎo)軌111 及縱向直線導(dǎo)軌113上滑動(dòng),從而模擬側(cè)桿3〇〇的橫滾軸運(yùn)動(dòng)，期間S型拉壓力傳感器105 始終垂直于側(cè)桿300的軸線，采集并解調(diào)S型拉壓力傳感器105及雙軸傾角傳感器108的 數(shù)據(jù)，得到側(cè)桿300的操縱力及對(duì)應(yīng)位移的數(shù)據(jù)。
[0040] 當(dāng)需要模擬側(cè)桿300的俯仰軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，只需要將手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置1〇〇和拉壓力 傳感器105旋轉(zhuǎn)90°即可。
[0041] 以上已揭示本發(fā)明的具體實(shí)施例的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)，然而可以理解，在本發(fā) 明的創(chuàng)作思想下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)上述公開(kāi)的各種特征和未在此明確示出的特征 的組合作各種變化和改進(jìn)，但都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。上述實(shí)施例的描述是示例性的而 不是限制性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求所確定。
【權(quán)利要求】
1. 多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，其特征在于，包括： 側(cè)桿（300)，其包括側(cè)桿底板（304); 側(cè)桿夾具單元（200)，其用于夾緊所述側(cè)桿（300); 手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置（100)，其包括安裝支架單元（101)和把手單元（103)，所述安裝支 架單元（101)與所述側(cè)桿底板（304)連接以固定所述手動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置（100)，所述把手單 元（103)安裝到所述安裝支架單元（101)的頂部，用于模擬對(duì)應(yīng)于飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸 的所述側(cè)桿（300)的運(yùn)動(dòng)； 傾角傳感器（108)，其布置在所述側(cè)桿夾具單元（200)的頂部，用于采集飛機(jī)的俯仰軸 或橫滾軸的角度；以及 拉壓力傳感器（105),其布置在所述側(cè)桿夾具單元（200)的側(cè)部，并連接到所述把手單 元（103)，用于采集飛機(jī)的俯仰軸或橫滾軸的操縱力，其中所述拉壓力傳感器（105)垂直于 所述側(cè)桿（300)的軸線布置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，其特征在于， 所述側(cè)桿（300)包括第一表面（301)、第二表面（302)和第三表面（303); 所述側(cè)桿夾具單元（200)包括第一平板（204)、第二平板（205)和第三平板（206)以及 將所述第一平板（204)、第二平板（205)和第三平板（206)連接在一起的多個(gè)安裝板（201、 202、203)，其中所述第一平板（204)、所述第二平板（205)和所述第三平板（206)分別與 所述第一表面（301)、所述第二表面（302)和所述第三表面（303)貼合，以?shī)A緊所述側(cè)桿 (300)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，其特征在于， 所述把手單元（103)通過(guò)楔形的把手安裝調(diào)整片（102)安裝到所述安裝支架單元（200)的 頂部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置， 其特征在于，所述把手單元（103)包括把手（109)、橫向滾珠軸承單元（110)、橫向直線導(dǎo)軌 (111)、縱向滾珠軸承單元（112)以及縱向直線導(dǎo)軌（113)，所述橫向直線導(dǎo)軌（111)平行于 所述側(cè)桿（300)的運(yùn)動(dòng)方向延伸，當(dāng)推動(dòng)所述把手（109)時(shí)，所述橫向滾珠軸承單元（110) 沿著所述橫向直線導(dǎo)軌（111)橫向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)所述縱向滾珠軸承單元（112)沿著所述縱向 直線導(dǎo)軌（113)縱向向下運(yùn)動(dòng)，以模擬所述側(cè)桿（300)的運(yùn)動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置， 其特征在于，還包括與所述拉壓力傳感器（105)連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)的拉壓力傳感器連接單元 (106)，所述把手單元（103)穿過(guò)所述拉壓力傳感器連接單元（106)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，其特征在于， 所述傾角傳感器（108)通過(guò)傾角傳感器調(diào)整片（107)安裝到所述側(cè)桿夾具單元（200)的頂 部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，其特征在于， 所述傾角傳感器（108)為雙軸傾角傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，其特征在于， 所述拉壓力傳感器（105)通過(guò)拉壓力傳感器調(diào)整片（104)安裝到所述側(cè)桿夾具單元（200) 的側(cè)部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，其特征在于， 所述拉壓力傳感器（105)為S型拉壓力傳感器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多自由度側(cè)桿的操縱力及對(duì)應(yīng)位移測(cè)試裝置，其特征在于， 所述側(cè)桿底板（3〇4)與所述安裝支架單元（ 101)通過(guò)螺檢固定。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK104216401SQ201410483084
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】陸偉銘, 徐州, 張勇, 趙京洲, 陸清, 曾憲忠, 唐曦文 申請(qǐng)人:中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司, 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院