專利名稱：可用于無(wú)人機(jī)及航模設(shè)計(jì)的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)及電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于無(wú)人機(jī)及航模設(shè)計(jì)的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)及包括它的電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，屬于航空飛行器總體設(shè)計(jì)及地面測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無(wú)人機(jī)，即無(wú)人駕駛飛機(jī)，是一種有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，機(jī)上無(wú)人駕駛，可重復(fù)使用的航空器。近年來(lái)由于材料科學(xué)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展極大地推動(dòng)了無(wú)人機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代，無(wú)人機(jī)也在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)可以有多種動(dòng)力形式，包括燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、活塞式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳等。其中電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳的動(dòng)力形式具有噪音低、效率高、可控性好、清潔環(huán)保等特點(diǎn)，更適用于中小型無(wú)人機(jī)。隨著近年來(lái)無(wú)電刷直流電機(jī)和大功率電流控制技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、可靠性更高，被越來(lái)越多的中小型無(wú)人機(jī)采用。電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)通常由電池、調(diào)速器、電動(dòng)機(jī)、空氣螺旋槳組成。相比其他動(dòng)力形式， 電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的性能是由各部分指標(biāo)綜合決定的，各部件的匹配關(guān)系對(duì)總體性能有較大影響。只有各部件的選擇搭配合理時(shí)，所有部件的性能才能得到充分發(fā)揮，從而使整個(gè)系統(tǒng)性能和效率達(dá)到要求。無(wú)人機(jī)在設(shè)計(jì)階段一旦決定采用電動(dòng)動(dòng)力方案，就需要對(duì)備選的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行全面地測(cè)試，包括不同的電池、調(diào)速器、電動(dòng)機(jī)、螺旋槳的搭配下所能提供的拉力及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速、扭矩、電壓、電流等。其中，電池的重量影響到飛機(jī)的總重量，電池容量和電流大小又影響到飛機(jī)的續(xù)航時(shí)間，而螺旋槳提供的拉力則直接決定了飛機(jī)的推重比，這些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)對(duì)整架無(wú)人機(jī)的性能有決定性的影響，其準(zhǔn)確與否甚至直接影響到設(shè)計(jì)研制工作的成敗。因此，在設(shè)計(jì)初期，組建一套簡(jiǎn)潔、有效、準(zhǔn)確的電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)是十分必要和關(guān)鍵的。目前，完成此類工作已有技術(shù)主要有以下幾種形式利用原有的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或者活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試平臺(tái)。這種方案較為簡(jiǎn)單，可以利用原有的設(shè)備，節(jié)約時(shí)間和資金，但是一般的油動(dòng)動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)沒(méi)有例如電壓、電流等對(duì)電池性能進(jìn)行測(cè)試的功能，從而無(wú)法對(duì)電動(dòng)機(jī)效率做出評(píng)估。另一方面油動(dòng)動(dòng)力通常功率較大，對(duì)功率相對(duì)較小的電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，很難保證測(cè)量精度。利用在其他已有飛機(jī)上積累的數(shù)據(jù)庫(kù)，靠經(jīng)驗(yàn)或者估算進(jìn)行選擇，裝機(jī)后進(jìn)行測(cè)試，甚至通過(guò)飛行試驗(yàn)測(cè)試。這種方法主要在小型無(wú)人機(jī)和航模的設(shè)計(jì)制作中應(yīng)用。對(duì)于有豐富研制經(jīng)驗(yàn)的部門而言，這種方法較為快速，但是對(duì)于新型的飛機(jī)和動(dòng)力系統(tǒng)而言，由于改動(dòng)較為深入，其許多特性也許是未知的，直接裝機(jī)如果性能不符合設(shè)計(jì)要求，更改動(dòng)力配置可能導(dǎo)致整架飛機(jī)需要更改設(shè)計(jì)方案、重新制造，代價(jià)會(huì)十分高昂。未知實(shí)際性能的動(dòng)力系統(tǒng)直接進(jìn)行飛行試驗(yàn)則可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故。于是，隨著無(wú)人機(jī)的發(fā)展和電動(dòng)動(dòng)力技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于中小型無(wú)人機(jī)。原有的動(dòng)力測(cè)試技術(shù)面臨種種局限，要求一種新的電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)來(lái)滿足無(wú)人機(jī)研制的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括-提供了拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)，承載電動(dòng)機(jī)的載荷，同時(shí)將扭矩和拉力解耦后，分別傳遞給拉力傳感器和扭距傳感器。-拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)和傳感器測(cè)量系統(tǒng)具有緊湊的體積，使之既能保證載荷傳遞過(guò)程中的摩擦盡量小，又保證對(duì)螺旋槳?dú)饬鞯淖枘岜M量小。-搭建二次儀表，將電壓和電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使平臺(tái)能準(zhǔn)確檢測(cè)到電壓電流，而不對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作產(chǎn)生影響，尤其是滿足了動(dòng)力系統(tǒng)電流較大要用非接觸測(cè)量消除直接測(cè)量帶來(lái)的電阻損失的要求。-儀表顯示系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確地采集，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并完整記錄。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)的總體構(gòu)造圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)側(cè)向視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)側(cè)向剖視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)正等軸測(cè)圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)正等軸測(cè)局部剖視圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)側(cè)向局部剖視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)造圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備機(jī)箱外觀圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。平臺(tái)總體構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)的總體構(gòu)造如圖1所示。該平臺(tái)包括拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)、傳感器測(cè)量系統(tǒng)O)、儀表顯示系統(tǒng)(3)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) G)，其中拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)、傳感器測(cè)量系統(tǒng)(2)安裝在測(cè)試框架(5)上，測(cè)試框架(5)用于安裝待測(cè)動(dòng)力系統(tǒng)，周圍安裝有可開(kāi)閉的防護(hù)網(wǎng)(51)和導(dǎo)流柵格(52)；儀表顯示系統(tǒng)(3)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)安裝在設(shè)備機(jī)箱(6)中，用于顯示和采集測(cè)量數(shù)據(jù)。測(cè)試框架( 和設(shè)備機(jī)箱(6)之間通過(guò)屏蔽線纜(8)連接，設(shè)備機(jī)箱(6)可以通過(guò)USB電纜連接到微型計(jì)算機(jī)上，配合相關(guān)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)的主要作用是承載電動(dòng)機(jī)的載荷，同時(shí)將扭矩和拉力解耦后，分別傳遞給拉力傳感器和扭矩傳感器0幻。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)的結(jié)構(gòu)如圖2-圖6所示。拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)包括安裝架(101)、殼體(102)、主軸(103)、主軸承(2個(gè))(104)、套筒(105)、上連接銷墊片(106)、 輔助軸承(107)、上連接銷(108)、滑動(dòng)架上蓋板(109)、滑動(dòng)架支柱0個(gè))(110)、直線軸承導(dǎo)軌(4個(gè))(111)、滑動(dòng)架(112)、直線軸承(4個(gè))(113)、滑動(dòng)架下蓋板(114)、下連接銷 (115)、轉(zhuǎn)接軸(116)、轉(zhuǎn)接板(117)。整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)通過(guò)安裝架固定在測(cè)試框架(5)上，安裝架(101)與殼體(102)連接，殼體中裝有扭矩傳感器(22)，扭矩傳感器0 的基座與殼體(10 固連，而另一端與主軸(10 連接，主軸與殼體之間有主軸承(104)和輔助軸承(107)?；瑒?dòng)架上、下蓋板(109、 114)將滑動(dòng)架支柱(110)和直線軸承導(dǎo)軌(111)連接成一個(gè)整體。裝有直線軸承(113)的滑動(dòng)架(11 與轉(zhuǎn)接軸(116)、轉(zhuǎn)接板(117)以及轉(zhuǎn)接板上安裝的待測(cè)電機(jī)通過(guò)螺釘連接成一個(gè)整體，可沿直線軸承導(dǎo)軌滑動(dòng)。上、下連接銷(108、115)之間安裝有拉力傳感器(21)。拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)的工作原理是這樣的測(cè)試時(shí)，安裝有螺旋槳(7)的待測(cè)電機(jī)(9)安裝在轉(zhuǎn)接板(117)上，其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生的拉力和扭矩直接傳給轉(zhuǎn)接板(117)。轉(zhuǎn)接板上的扭矩經(jīng)由轉(zhuǎn)接軸(116)(轉(zhuǎn)接軸和滑動(dòng)架下蓋板(114)不接觸)傳遞給用螺釘與其固連的滑動(dòng)架(112)。拉力傳遞路線由于滑動(dòng)架上四枚直線軸承(113)的存在，滑動(dòng)架(112)以極小的摩擦在直線軸承導(dǎo)軌(111)上滑動(dòng)，導(dǎo)軌幾乎不傳遞軸向載荷，拉力幾乎全部作用在拉力傳感器上。經(jīng)過(guò)拉力傳感器，拉力經(jīng)由上連接銷(108)、上連接銷墊片(106)、輔助軸承(107)、套筒(105)、主軸(103)、主軸承(104)、殼體(102)、安裝架(101)，最終由測(cè)試框架( 承受。扭矩傳感器0 通過(guò)矩形卡槽與主軸的連接，所以扭矩傳感器不承受拉力。扭矩傳遞路線由于拉力傳感器頂端連接的上連接銷(108)是通過(guò)輔助軸承(107)傳遞拉力的，與滑動(dòng)架上蓋板(109)、套筒(10 等零件并無(wú)其它接觸，輔助主軸承 (107)轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦極小，所以拉力傳感器不承受扭矩，扭矩由滑動(dòng)架上(11 的直線軸承 (113)傳遞給直線軸承導(dǎo)軌(111)，四根直線軸承導(dǎo)軌經(jīng)由各自的上下連接點(diǎn)將扭矩傳遞給由滑動(dòng)架上蓋板(109)、滑動(dòng)架支柱(110)、滑動(dòng)架下蓋板(114)組成的一體結(jié)構(gòu)，再由滑動(dòng)架上蓋板(109)的連接螺釘傳遞給套筒(105)。由于主軸與殼體間安裝有主軸承(104)， 所以套筒上的全部扭矩經(jīng)主軸(10 全部傳遞給扭矩傳感器(22)，最終由殼體(102)、安裝架(101)傳給測(cè)試框架( 承受?？梢?jiàn)，通過(guò)這樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)，扭矩全部經(jīng)過(guò)扭矩傳感器測(cè)量而拉力傳感器不承受扭矩；拉力全部經(jīng)過(guò)拉力傳感器測(cè)量而扭矩傳感器不承受拉力。待測(cè)電機(jī)產(chǎn)生的拉力和扭矩通過(guò)拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立測(cè)量。傳感器測(cè)量系統(tǒng)傳感器測(cè)量系統(tǒng)(2)主要用于將拉力、扭矩、轉(zhuǎn)速、電流、電壓等物理量精確地轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的電信號(hào)，提供給儀表顯示系統(tǒng)(3)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)如圖7所示，其包括拉力傳感器、扭矩傳感器0 、激光光纖轉(zhuǎn)速傳感器0；3)、電壓變送器(M)、非接觸電流傳感器0幻。拉力傳感器和扭矩傳感器 (22)與拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)配合使用；激光光纖轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量鏡頭用萬(wàn)向光纖支桿06)連接在測(cè)試框架( 上，可根據(jù)待測(cè)螺旋槳(7)的大小和位置調(diào)整角度， 發(fā)射和接受的激光由光纖導(dǎo)入激光光纖轉(zhuǎn)速傳感器中。激光光纖轉(zhuǎn)速傳感器(23)、光隔離電壓變送器(M)、非接觸式直流電流傳感器(25)，都固定在測(cè)試框架(5)的側(cè)板上方便與待測(cè)設(shè)備連接。儀表顯示系統(tǒng)儀表顯示系統(tǒng)(3)安裝在設(shè)備機(jī)箱(6)中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的儀表顯示系統(tǒng)C3)如圖8所示，其包括電壓表(31)、電流表(32)、拉力計(jì)(33)、扭矩儀(34)、轉(zhuǎn)速表 (35)，這些儀表分別將測(cè)試框架( 上的傳感器傳回的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，一方面可顯示在面板上供直接判讀，另一方面可通過(guò)RS232數(shù)據(jù)接口提供給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和記錄。各儀表均為“智能儀表”，可以進(jìn)行參數(shù)定義，即可以分別設(shè)置每個(gè)傳感器的量程、增益、零點(diǎn)調(diào)整、小數(shù)位等參數(shù)，并可以進(jìn)行非線性校準(zhǔn)。參數(shù)的更改可以直接調(diào)用儀表菜單，也可以通過(guò)RS232接口在PC端用軟件更改。設(shè)備機(jī)箱(6)還設(shè)有脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM)發(fā)生器(36)，可以輸出方波脈沖信號(hào)直接用于無(wú)刷電機(jī)調(diào)速器的控制。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要作用是將平臺(tái)的測(cè)量數(shù)據(jù)提供給微型計(jì)算機(jī)，進(jìn)行采集和記錄。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)如圖8所示，其包括設(shè)備機(jī)箱內(nèi)的集線器Gl)(例如，8端口串口集線器)。集線器提供可供儀表連接的RS232端口，設(shè)備前面板提供了一個(gè)USB端口 0 用于連接微型計(jì)算機(jī)。有益效果相對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試方法，本發(fā)明設(shè)計(jì)制造的電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)包括-更加精密的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)，提高了精度。各種形式的扭矩傳感器和拉力傳感器都屬于應(yīng)變類傳感器，內(nèi)部有精密的應(yīng)變片。使用中受到額外的力會(huì)使傳感器測(cè)量不準(zhǔn)，嚴(yán)重的還會(huì)損壞傳感器。對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)這類即產(chǎn)生扭矩又產(chǎn)生拉力的測(cè)量對(duì)象，本發(fā)明設(shè)計(jì)的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)，能使單個(gè)傳感器的載荷變得單一，既保證了精度，又保護(hù)了傳感器。-緊湊、小巧的設(shè)計(jì)，減小了風(fēng)阻直接連接待測(cè)電機(jī)的部分，直接處于螺旋槳的氣流中，會(huì)對(duì)氣流產(chǎn)生阻滯，進(jìn)而性能到測(cè)試精度。本發(fā)明緊湊的設(shè)計(jì)和高精度的加工保證拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)有足夠小的體積和迎風(fēng)面積，把氣流阻滯帶來(lái)的影響降到最低。-增加了電力監(jiān)測(cè)，可以測(cè)試電機(jī)效率傳統(tǒng)的動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)多為針對(duì)測(cè)試噴氣式或活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，缺少對(duì)電力系統(tǒng)的檢測(cè)，本發(fā)明結(jié)合電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)，加入了電壓、電流的測(cè)量，可以以此估算電子調(diào)速器和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，而這項(xiàng)指標(biāo)在電動(dòng)無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。-采用非接觸測(cè)量手段，消除傳感器的影響電流測(cè)量方面，由于無(wú)人機(jī)采用的電動(dòng)動(dòng)力多數(shù)工作在低電壓下，所以電流較大。 大功率的電動(dòng)機(jī)持續(xù)電流達(dá)到數(shù)十安培甚至上百安培。一般的電流傳感器通常串聯(lián)在電路中，如此大的電流必然在傳感器上產(chǎn)生電壓降和功率消耗，進(jìn)而影響測(cè)量精度。本發(fā)明在電流傳感器上采用了非接觸式，即導(dǎo)線只要經(jīng)過(guò)傳感器的圓環(huán)，就能測(cè)量其中經(jīng)過(guò)的電流，而對(duì)電路不需要任何改動(dòng)，不產(chǎn)生損耗。轉(zhuǎn)速測(cè)量方面，對(duì)于高轉(zhuǎn)速部件，通常使用霍爾傳感器進(jìn)行非接觸測(cè)量，但需要在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上貼磁片，在本發(fā)明中，由于使用中要頻繁更換測(cè)量對(duì)象，使用霍爾傳感器的做法不再適用。本發(fā)明采用了激光光纖轉(zhuǎn)速傳感器，非接觸測(cè)量轉(zhuǎn)速，既不會(huì)對(duì)測(cè)試對(duì)象產(chǎn)生影響，又不用在實(shí)驗(yàn)對(duì)象上加裝磁片。- 二次儀表測(cè)量，方便更改量程和校準(zhǔn)零點(diǎn)本發(fā)明所有儀表采用了二次儀表，且儀表均為可更改設(shè)置的智能儀表，可以直接調(diào)用菜單或通過(guò)RS232數(shù)據(jù)總線更改儀表各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置，可根據(jù)需要靈活設(shè)置，提高了設(shè)備的使用范圍。扭矩傳感器和拉力傳感器還可以一鍵歸零，極大地方便了測(cè)量。-結(jié)合PC進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，提高了動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力本發(fā)明可以通過(guò)USB方便地連接PC，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，最大采樣率達(dá)到50Hz，可以對(duì)諸如加速性、轉(zhuǎn)速波動(dòng)之類的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行測(cè)試。而一般目視讀數(shù)，人工記錄的測(cè)量方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)。同時(shí)利用PC計(jì)算速度快的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合PC編程，可以通過(guò)軟件實(shí)時(shí)計(jì)算、顯示監(jiān)測(cè)諸如效率、電量消耗等推導(dǎo)量，實(shí)現(xiàn)更豐富的測(cè)試功能。應(yīng)用實(shí)例電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)在對(duì)某一待測(cè)電動(dòng)動(dòng)力配置進(jìn)行測(cè)試時(shí)，按照平臺(tái)組成結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)解耦、轉(zhuǎn)換、測(cè)量、采集四個(gè)工作流程，最終得到測(cè)量結(jié)果。實(shí)施過(guò)程如下測(cè)試前，打開(kāi)測(cè)試框架的防護(hù)網(wǎng)(51)，將裝有螺旋槳(7)的待測(cè)電機(jī)(9)牢固安裝在拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)下端的轉(zhuǎn)接板(117)上。調(diào)整萬(wàn)向光纖支桿06)，使激光光纖轉(zhuǎn)速傳感器的鏡頭指向螺旋槳槳葉(7)或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，既要足夠接近保證激光能順利反射又要防止運(yùn)動(dòng)部件的刮擦和碰撞，必要時(shí)可在運(yùn)動(dòng)部件上貼反光材料增強(qiáng)反射光線。接通儀表電源(43)，撥動(dòng)槳葉，轉(zhuǎn)速表(3 應(yīng)有指示。根據(jù)槳葉數(shù)或反光條的個(gè)數(shù)設(shè)置儀表。連接電動(dòng)機(jī)、電子調(diào)速器、動(dòng)力電池、控制器等設(shè)備的線路。引電池電壓接電壓傳感器(M)、將主電源導(dǎo)線穿過(guò)電流傳感器0 連接。拉力計(jì)(33)和扭矩儀(34)歸零。用USB電纜將設(shè)備連接至PC。 清理測(cè)試框架內(nèi)部及附近地面，關(guān)閉防護(hù)網(wǎng)。接通動(dòng)力電池，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。測(cè)試中，計(jì)算機(jī)軟件界面和設(shè)備機(jī)箱上都能實(shí)時(shí)顯示測(cè)量參數(shù)，可以直觀地讀取并進(jìn)行監(jiān)控。調(diào)整控制信號(hào)以測(cè)試不同狀態(tài)下動(dòng)力系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)。測(cè)試結(jié)束后，可以在計(jì)算機(jī)上對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，計(jì)算不同配置、不同狀態(tài)下電池、電子調(diào)速器、電動(dòng)機(jī)、螺旋槳的各方面性能。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)，其特征在于包括拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)，用于承載待測(cè)電機(jī)(9)的載荷和將扭矩和拉力解耦； 傳感器測(cè)量系統(tǒng)O)，用于將包括拉力和扭矩的物理量轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的模擬電信號(hào)；儀表顯示系統(tǒng)(3)，用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將所述電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量數(shù)據(jù)提供給微型計(jì)算機(jī)，進(jìn)行采集禾口記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)，其特征在于所述拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)和傳感器測(cè)量系統(tǒng)(2)被安裝在測(cè)試框架(5)上， 所述測(cè)試框架(5)用于安裝待測(cè)動(dòng)力系統(tǒng)，其周圍安裝有導(dǎo)流柵格(52)的可開(kāi)閉防護(hù)網(wǎng)(51)；所述儀表顯示系統(tǒng)(3)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)被安裝在設(shè)備機(jī)箱(6)中，用于顯示和采集測(cè)量數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)，其特征在于所述拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu) ⑴包括與一個(gè)殼體(102)連接的安裝架(101)， 所述殼體(102)，裝在所述殼體(10 中的扭矩傳感器02)， 主軸(103)， 主軸承(104)，滑動(dòng)架上蓋板和下蓋板(109、114)， 滑動(dòng)架支柱(110)， 直線軸承導(dǎo)軌(111)，其中，滑動(dòng)架上蓋板和下蓋板(109、114)將滑動(dòng)架支柱(110)和直線軸承導(dǎo)軌(111) 連接成一個(gè)整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)，其特征在于所述拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu) (1)進(jìn)一步包括套筒(105)，裝有直線軸承(113)的滑動(dòng)架(112)；轉(zhuǎn)接軸(116)；轉(zhuǎn)接板(117)；上連接銷(108)；下連接銷(115)，其中所述扭矩傳感器0 的基座與所述殼體(10 固連，而所述扭矩傳感器0 的另一端與主軸(10 連接，主軸與殼體之間有所述主軸承(104)和輔助軸承(107)，裝有直線軸承(113)的滑動(dòng)架(112)與轉(zhuǎn)接軸(116)、轉(zhuǎn)接板(117)以及轉(zhuǎn)接板上安裝的待測(cè)電機(jī)連接成一個(gè)整體，可沿直線軸承導(dǎo)軌滑動(dòng)；上連接銷(108)與下連接銷(115)之間安裝有拉力傳感器01)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)，其特征在于轉(zhuǎn)接板(117)用于安裝有螺旋槳(7)的待測(cè)電機(jī)(9)，待測(cè)電機(jī)(9)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生的拉力和扭矩傳給轉(zhuǎn)接板(117)， 轉(zhuǎn)接板上的扭矩經(jīng)由轉(zhuǎn)接軸(116)傳遞給與其固連的滑動(dòng)架(112)，其中轉(zhuǎn)接軸(116) 和滑動(dòng)架下蓋板(114)不接觸，扭矩由滑動(dòng)架上(112)的直線軸承(113)傳遞給直線軸承導(dǎo)軌(111)， 四根直線軸承導(dǎo)軌經(jīng)由各自的上下連接點(diǎn)將扭矩傳遞給包括滑動(dòng)架上蓋板(109)、滑動(dòng)架支柱(110)、滑動(dòng)架下蓋板(114)的一體結(jié)構(gòu)，再由滑動(dòng)架上蓋板(109)傳遞給套筒 (105),通過(guò)主軸與殼體間安裝的主軸承(104)，套筒上的全部扭矩經(jīng)主軸(10 全部傳遞給扭矩傳感器(22)，最終由殼體(102)、安裝架(101)傳給測(cè)試框架(5)，扭矩傳感器0 通過(guò)矩形卡槽與主軸的連接，所以扭矩傳感器不承受拉力。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)，其特征在于轉(zhuǎn)接板上的拉力由轉(zhuǎn)接軸(116)傳遞給與其固連的滑動(dòng)架(112)。 由于滑動(dòng)架上四枚直線軸承(113)的存在，滑動(dòng)架(112)以極小的摩擦在直線軸承導(dǎo)軌(111)上滑動(dòng)，導(dǎo)軌不傳遞軸向載荷，拉力全部作用在拉力傳感器上。拉力傳感器承受的全部拉力經(jīng)由上連接銷(108)、上連接銷墊片(106)、輔助軸承 (107)、套筒(105)、主軸(103)、主軸承(104)、殼體(102)、安裝架(101)，最終由測(cè)試框架 (5)承受，拉力傳感器的頂端所連接的上連接銷(108)通過(guò)輔助軸承(107)傳遞拉力，所以拉力傳感器不承受扭矩，從而，扭矩全部經(jīng)過(guò)扭矩傳感器測(cè)量而拉力傳感器不承受扭矩；拉力全部經(jīng)過(guò)拉力傳感器測(cè)量而扭矩傳感器不承受拉力，待測(cè)電機(jī)產(chǎn)生的拉力和扭矩通過(guò)拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立測(cè)量。
7.—種拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)，其特征在于包括 與一個(gè)殼體(102)連接的安裝架(101)，所述殼體(102)，裝在所述殼體(10 中的扭矩傳感器02)， 主軸(103)， 主軸承(104)，滑動(dòng)架上蓋板和下蓋板(109、114)， 滑動(dòng)架支柱(110)， 直線軸承導(dǎo)軌(111)，其中，滑動(dòng)架上蓋板和下蓋板(109、114)將滑動(dòng)架支柱(110)和直線軸承導(dǎo)軌(111) 連接成一個(gè)整體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)，其特征在于進(jìn)一步包括 套筒(105)，裝有直線軸承(113)的滑動(dòng)架(112)； 轉(zhuǎn)接軸(116)；轉(zhuǎn)接板(117)； 上連接銷(108)； 下連接銷(115)， 其中所述扭矩傳感器0 的基座與所述殼體(102)固連，而所述扭矩傳感器02)的另一端與主軸(10 連接，主軸與殼體之間有所述主軸承(104)和輔助軸承(107)，裝有直線軸承(113)的滑動(dòng)架(112)與轉(zhuǎn)接軸(116)、轉(zhuǎn)接板(117)以及轉(zhuǎn)接板上安裝的待測(cè)電機(jī)連接成一個(gè)整體，可沿直線軸承導(dǎo)軌滑動(dòng)；上連接銷(108)與下連接銷(115)之間安裝有拉力傳感器01)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)，其特征在于轉(zhuǎn)接板(117)用于安裝有螺旋槳(7)的待測(cè)電機(jī)(9)，待測(cè)電機(jī)(9)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生的拉力和扭矩傳給轉(zhuǎn)接板(117)， 轉(zhuǎn)接板上的扭矩經(jīng)由轉(zhuǎn)接軸(116)傳遞給與其固連的滑動(dòng)架(112)，其中轉(zhuǎn)接軸(116) 和滑動(dòng)架下蓋板(114)不接觸，扭矩由滑動(dòng)架上(112)的直線軸承(113)傳遞給直線軸承導(dǎo)軌(111)， 四根直線軸承導(dǎo)軌經(jīng)由各自的上下連接點(diǎn)將扭矩傳遞給包括滑動(dòng)架上蓋板(109)、滑動(dòng)架支柱(110)、滑動(dòng)架下蓋板(114)的一體結(jié)構(gòu)，再由滑動(dòng)架上蓋板(109)傳遞給套筒 (105),通過(guò)主軸與殼體間安裝的主軸承(104)，套筒上的全部扭矩經(jīng)主軸(10 全部傳遞給扭矩傳感器(22)，最終由殼體(102)、安裝架(101)傳給測(cè)試框架(5)，扭矩傳感器0 通過(guò)矩形卡槽與主軸的連接，所以扭矩傳感器不承受拉力。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)，其特征在于轉(zhuǎn)接板上的拉力由轉(zhuǎn)接軸(116)傳遞給與其固連的滑動(dòng)架(112)。由于滑動(dòng)架上四枚直線軸承(113)的存在，滑動(dòng)架(112)以極小的摩擦在直線軸承導(dǎo)軌(111)上滑動(dòng)，導(dǎo)軌不傳遞軸向載荷，拉力全部作用在拉力傳感器上。拉力傳感器承受的全部拉力經(jīng)由上連接銷(108)、上連接銷墊片(106)、輔助軸承 (107)、套筒(105)、主軸(103)、主軸承(104)、殼體(102)、安裝架(101)，最終由測(cè)試框架 (5)承受，拉力傳感器的頂端所連接的上連接銷(108)通過(guò)輔助軸承(107)傳遞拉力，所以拉力傳感器不承受扭矩，從而，扭矩全部經(jīng)過(guò)扭矩傳感器測(cè)量而拉力傳感器不承受扭矩；拉力全部經(jīng)過(guò)拉力傳感器測(cè)量而扭矩傳感器不承受拉力，待測(cè)電機(jī)產(chǎn)生的拉力和扭矩通過(guò)拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)，其特征在于包括拉力-扭矩機(jī)械分離機(jī)構(gòu)(1)，用于承載待測(cè)電機(jī)(9)的載荷和將扭矩和拉力解耦；傳感器測(cè)量系統(tǒng)(2)，用于將包括拉力和扭矩的物理量轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的模擬電信號(hào)；儀表顯示系統(tǒng)(3)，用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(4)，將所述電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量數(shù)據(jù)提供給微型計(jì)算機(jī)，進(jìn)行采集和記錄。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102288912SQ20111019177
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者萬(wàn)志強(qiáng), 張宇雄, 楊超 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)