一種用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，所述機構(gòu)包括Z、X、Y三自由度直線運動機構(gòu)和β、α、γ三自由度角位移運動機構(gòu)。六個自由度之間分層實現(xiàn)、逐級連接，結(jié)構(gòu)上通過箱體疊放方式實現(xiàn)內(nèi)嵌集成。Z向機構(gòu)、X向機構(gòu)和β機構(gòu)自下而上依次疊加，Y向機構(gòu)和α機構(gòu)從外到內(nèi)嵌套連接；γ機構(gòu)通過彎刀與α機構(gòu)固定連接，單獨置于風(fēng)洞流場。Z向機構(gòu)、X向機構(gòu)和Y向機構(gòu)均采用兩組驅(qū)動組件對稱布置，有效減小了驅(qū)動電機的功率和體積，同時增加了機構(gòu)的整體穩(wěn)定性；β機構(gòu)和α機構(gòu)采用直線變圓弧機構(gòu)實現(xiàn)，避免了傳統(tǒng)三自由度旋轉(zhuǎn)副的疊加，縮短了機構(gòu)懸臂長度。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度、高承載能力的六自由度運動。
【專利說明】
一種用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于高超聲速風(fēng)洞試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗，是在高超聲速風(fēng)洞開展各類高超聲速飛行器主體與分離體之間的安全分離特性和氣動特性模擬試驗研究。開展風(fēng)洞多體分離試驗，需要一套安裝于風(fēng)洞內(nèi)部、由計算機控制的分離體模型機構(gòu)，用以支撐分離體試驗?zāi)Ｐ停⑻峁┝杂啥?軸向X、法向Y、側(cè)向Z、俯仰a、偏航0和滾轉(zhuǎn)Y )運動功能。為了滿足多體分離試驗要求， 分離體模型機構(gòu)需要具有較大的運動范圍，較高的承載能力和運動精度，能以最快的速度達到指定位置，同時應(yīng)盡可能達到風(fēng)洞試驗段截面的任何地方。
[0003]目前，國內(nèi)外風(fēng)洞多體分離試驗的六自由度機構(gòu)主要有兩種類型:一種是六個自由度的運動保持相互獨立，由三個直線導(dǎo)軌約束加三個回轉(zhuǎn)約束的形式來實現(xiàn)六個自由度運動，回轉(zhuǎn)約束靠裝置前部安裝的三自由度裝置頭來完成。美國AEDC、以色列I A I的4英尺風(fēng)洞和C A RDC的1.2米風(fēng)洞都是采用這種機構(gòu)，但這類三自由度裝置頭尺寸較大，且位于風(fēng)洞試驗段截面內(nèi)，增大了風(fēng)洞的堵塞度。第二種六自由度機構(gòu)是由兩個以上部件回轉(zhuǎn)約束的組合變化來提供六個自由度的運動。法國NER A的6英尺高速風(fēng)洞和英國AR A的9英尺X 8英尺高速風(fēng)洞都采用了第二類機構(gòu)。這類機構(gòu)堵塞度相對較小，可位于風(fēng)洞試驗段內(nèi)，但第二類機構(gòu)六個自由度不是完全獨立的，較難實現(xiàn)高剛度和較高的運動精度。
[0004]高超聲速風(fēng)洞流場建立時將產(chǎn)生很大的沖擊載荷，通過試驗?zāi)Ｐ蛡鬟f到分離體模型機構(gòu)，對分離體模型機構(gòu)的承載能力和運動精度產(chǎn)生較大的影響；高超聲速風(fēng)洞不同于一般的低速風(fēng)洞和跨超風(fēng)洞，試驗段截面尺寸有限，分離體模型機構(gòu)的堵塞度受到嚴格限制;為了保護風(fēng)洞設(shè)備和試驗?zāi)Ｐ?，?yīng)盡可能避免分離體模型與飛行器主體模型、噴管及擴壓器間的碰撞。因此，對高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的分離體模型機構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)。
[0006]本實用新型的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，其特點是: 包括Z向機構(gòu)、X向機構(gòu)、艦構(gòu)、Y向機構(gòu)、(機構(gòu)和^機構(gòu)的六個自由度運動機構(gòu);Z向機構(gòu)、X 向機構(gòu)和艦構(gòu)的基座為水平方向，采用疊放的方式，從下到上依次疊加;Y向機構(gòu)和飢構(gòu)的基座為豎直方向，從外到內(nèi)嵌套連接；r機構(gòu)通過彎刀與4幾構(gòu)固定連接；
[0007]z向機構(gòu)為第一級運動機構(gòu)，實現(xiàn)z向運動，z向基座固定于風(fēng)洞試驗段的內(nèi)安裝支架上；
[0008]X向機構(gòu)為第二級運動機構(gòu)，實現(xiàn)X向運動，X向基座放置在Z向基座上面，通過Z向螺母和Z向滑塊與固定連接；
[0009]身幾構(gòu)為第三級運動機構(gòu)，實現(xiàn)扁度運動，塵座放置在X向基座上面，通過塵座連接板與X向滑塊和X向螺母固定連接；
[0010]Y向機構(gòu)為第四級運動機構(gòu)，實現(xiàn)Y向運動，Y向基座為n型，垂直穿過返動平臺，與返動平臺固定連接；
[0011]飢構(gòu)為第五級運動機構(gòu)，實現(xiàn)確度運動，基座內(nèi)嵌在Y向基座中，通過Y向螺母和Y向滑塊與Y向機構(gòu)固定連接，基座上有狐形滑塊，狐形滑塊與彎刀固定連接；
[0012]r機構(gòu)為第六級運動機構(gòu)，實現(xiàn)r角度運動，r機構(gòu)通過彎刀與飢構(gòu)固定連接；
[0013]Z向機構(gòu)、X向機構(gòu)、艦構(gòu)、Y向機構(gòu)、飢構(gòu)處在高超聲速風(fēng)洞的流場之外，r機構(gòu)暴露在流場內(nèi)。
[0014]所述的Z向機構(gòu)的Z向基座為內(nèi)空的矩形箱體，將兩根Z向直線導(dǎo)軌分別布置在矩形箱體外側(cè)，兩根Z向絲杠分別布置在矩形箱體內(nèi)側(cè);每根Z向直線導(dǎo)軌分別布置兩個滑塊， 每根Z向絲杠上布置一個Z向電機和Z向螺母。
[0015]所述的X向機構(gòu)的X向基座為內(nèi)空的矩形箱體，兩根X向直線導(dǎo)軌布置在X向基座的內(nèi)側(cè)，兩根X向絲杠平行布置在直線導(dǎo)軌旁邊;每根X向直線導(dǎo)軌上分別布置四個直線滑塊， 每根X向絲杠上布置一個X向電機和X向螺母。
[0016]所述的Y向機構(gòu)的Y向基座為中空的n形對稱箱體，n形箱體兩側(cè)的中間區(qū)域分別布置一套Y向電機、Y向絲杠和Y向螺母，每根絲杠兩側(cè)各布置一根Y向直線導(dǎo)軌和兩個Y向滑塊。
[0017]所述的艦構(gòu)的塵座為一個內(nèi)空的U形箱體，M杠和J累母布置在U形箱體封閉的一側(cè)，M杠旁邊布置逭線導(dǎo)軌和兩個滑塊，且顧母和膽塊固定連接;u形箱體開口一側(cè)和直線導(dǎo)軌旁分別布置孤形滑塊，而孤形滑塊上布置3段孤形導(dǎo)軌；旌桿一端與滑塊通過旋轉(zhuǎn)副連接，另一端通過旋轉(zhuǎn)副與返動平臺連接，同時返動平臺與塵座之間通過三段孤形導(dǎo)軌連接。
[0018]所述的飢構(gòu)的基座為一個底部開口的內(nèi)空矩形箱體，箱體內(nèi)部兩側(cè)分別布置一根直線導(dǎo)軌和兩個直線滑塊，直線導(dǎo)軌之間布置也機、趙杠和41母，41母與兩側(cè)的〇 直線滑塊固定連接;兩側(cè)的道線導(dǎo)軌下方分別布置一根視形導(dǎo)軌和兩個孤形滑塊，視形滑塊與灣刀固定連接；連桿一側(cè)通過旋轉(zhuǎn)副與41母連接，另一側(cè)通過旋轉(zhuǎn)副與視形滑塊連接。
[0019] 所述的r機構(gòu)主要包括彎刀、r套筒、r電機、r減速機、r主軸和尾支桿;彎刀與 r套筒固定連接，r套筒與r主軸通過軸承組件連接；r主軸一端與尾支桿固定連接，另一端通過r減速機與r電機連接；r電機通過r減速機和r主軸驅(qū)動尾支桿實現(xiàn)r方向的滾轉(zhuǎn)運動。
[0020]本實用新型的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，包括Z、X、Y 三個直線運動機構(gòu)和及^ r三個角位移運動機構(gòu)，各個自由度分層實現(xiàn)、逐級連接，保證六個自由度機構(gòu)既可獨立運動，又可聯(lián)動；結(jié)構(gòu)上，六個自由度機構(gòu)的基座為箱體形狀，通過采用箱體疊放方式實現(xiàn)內(nèi)嵌集成，能在有限空間內(nèi)實現(xiàn)較高的剛度和較大的運動范圍。所述的空間六自由度機構(gòu)的第一級運動機構(gòu)為z向機構(gòu)，z向基座固定于風(fēng)洞試驗段內(nèi)支架上;第六級運動機構(gòu)為r機構(gòu)，實現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運動，滾轉(zhuǎn)自由度的r機構(gòu)通過尾支桿與分離體試驗?zāi)Ｐ瓦B接;并且只有r機構(gòu)暴露在流場內(nèi)，風(fēng)洞堵塞度較小。
[0021]所述的z向機構(gòu)采用電機絲杠驅(qū)動、直線導(dǎo)軌導(dǎo)向的傳動方式，主要包括z向基座、 z向電機、z向絲杠、z向螺母、z向直線導(dǎo)軌和z向滑塊。z向基座為一個內(nèi)空的矩形箱體，兩根 Z向直線導(dǎo)軌分別布置在矩形箱體外側(cè)，兩根Z向絲杠分別布置在矩形箱體內(nèi)側(cè)。每根Z向直線導(dǎo)軌分別布置兩個Z向滑塊，每根Z向絲杠上分別布置一個Z向電機和Z向螺母。Z向螺母和 Z向滑塊與X向基座固定連接，兩側(cè)Z向電機同步驅(qū)動兩側(cè)的Z向絲杠轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動兩側(cè)的Z向螺母在Z向絲杠上同步運動，帶動X向基座實現(xiàn)Z方向的運動。
[0022]所述的X向機構(gòu)采用電機絲杠驅(qū)動、直線導(dǎo)軌導(dǎo)向的傳動方式，主要包括X向基座、 X向電機、X向絲杠、X向螺母、X向滑塊和X向直線導(dǎo)軌。X向基座為一個內(nèi)空的矩形箱體，兩根 X向直線導(dǎo)軌布置在X向基座的內(nèi)側(cè)，兩根X向絲杠平行布置在X向直線導(dǎo)軌的旁邊。每根X向直線導(dǎo)軌上分別布置四個X向滑塊，每根X向絲杠上布置一個X向電機和X向螺母。X向滑塊和 X向螺母與塵座連接板固定連接。兩側(cè)的X向電機同步驅(qū)動兩側(cè)的X向絲杜轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動兩側(cè)的X向螺母在X向絲杠上同步運動，帶動塵座實現(xiàn)沿X方向的運動。
[0023]所述的胤構(gòu)通過一種直線變圓弧機構(gòu)實現(xiàn)，主要包括鏖座、皰機、邀杠、顧母、逭線導(dǎo)軌、應(yīng)塊、觚形導(dǎo)軌、觚形滑塊、漣桿和返動平臺。鏖座為一個內(nèi)空的U形箱體，u形箱體封閉的一側(cè)布置M杠和扁累母，M杠旁邊布置逍線導(dǎo)軌和兩個備■塊，并且顧母和膽塊固定連接。U形箱體開口一側(cè)和逭線導(dǎo)軌旁邊分別布置兩個觚形滑塊，觚形滑塊上布置3段孤形導(dǎo)軌。旌桿一端與備■塊通過旋轉(zhuǎn)副連接，另一端通過旋轉(zhuǎn)副與返動平臺連接，同時返動平臺與塵座之間通過三段孤形導(dǎo)軌連接。跑機驅(qū)動M杠轉(zhuǎn)動時，母帶動旌桿一端沿虛:線導(dǎo)軌運動，旌桿另一端帶動返動平臺實現(xiàn)偏航運動。
[0024]所述的Y向機構(gòu)采用電機絲杠驅(qū)動、直線導(dǎo)軌導(dǎo)向的傳動方式，主要包括Y向基座、 Y向電機、Y向絲杠、Y向螺母、Y向直線導(dǎo)軌和Y向滑塊。Y向基座為一個中空的n形對稱箱體，n 形箱體兩側(cè)的中間區(qū)域各布置一套Y向電機、Y向絲杠和Y向螺母，每個Y向絲杠兩側(cè)各布置一根Y向直線導(dǎo)軌和兩個Y向滑塊。Y向螺母和Y向滑塊同基座固定連接。兩側(cè)的Y向電機同步驅(qū)動Y向絲杠轉(zhuǎn)動時，兩個Y向螺母同步帶動基座實現(xiàn)Y方向的運動。[〇〇25]所述的飢構(gòu)5采用一種直線變圓弧機構(gòu)實現(xiàn)，主要包括基座、跑機、趁杠、4票母、直線導(dǎo)軌、直線滑塊、連桿、觚形導(dǎo)軌、觚形滑塊和彎刀。基座為一個底部開口的內(nèi)空矩形箱體，箱體內(nèi)部兩側(cè)各布置一根直線導(dǎo)軌和兩個直線滑塊，道線導(dǎo)軌之間布置電機、趁杠和41母，41母與兩側(cè)的道線滑塊固定連接。兩側(cè)的直線導(dǎo)軌下方各布置一根視形導(dǎo)軌和兩個視形滑塊，視形滑塊與彎刀固定連接。連桿一側(cè)通過旋轉(zhuǎn)副與4票母連接，另一側(cè)通過旋轉(zhuǎn)副與視形滑塊連接。電機驅(qū)動趁杠轉(zhuǎn)動時，41母驅(qū)動道線滑塊和連桿一端沿直線導(dǎo)軌運動，連桿另一端帶動狐形滑塊和彎刀實現(xiàn)俯仰運動。[〇〇26]所述的r機構(gòu)采用電機+減速機+主軸的傳動方式，主要包括彎刀、r套筒、r電機罩、r電機、r減速機、r主軸和尾支桿。彎刀與r套筒固定連接，r套筒與r主軸通過軸承組件連接。r主軸一端與尾支桿固定連接，另一端通過r減速機與r電機連接。r電機罩與 r套筒固定連接，對r電機起保護作用，同時對風(fēng)洞流場進行整流。r電機通過r減速機驅(qū)動r主軸和尾支桿實現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運動。
[0027]本實用新型的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)具有以下優(yōu)占.
[0028]1.各個自由度分層實現(xiàn)、逐級連接，保證六個自由度機構(gòu)之間既可獨立運動，又可聯(lián)動;結(jié)構(gòu)上通過采用箱體疊放方式實現(xiàn)內(nèi)嵌集成，能在有限空間內(nèi)實現(xiàn)較高的剛度和較大的運動范圍；六個自由度能夠相互獨立控制、單獨驅(qū)動，可避免各自由度相互耦合產(chǎn)生的多解和誤差，提高機構(gòu)運行的響應(yīng)速度和運行精度。
[0029]2.4?機構(gòu)、X向機構(gòu)和Y向機構(gòu)均采用兩組驅(qū)動組件對稱布置，有效減小了驅(qū)動電機的功率和體積，合理利用空間，同時能夠增加機構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
[0030]3.艦構(gòu)和(機構(gòu)采用一種直線變圓弧機構(gòu)實現(xiàn)，避免了傳統(tǒng)的三自由度旋轉(zhuǎn)副的疊加，縮短了機構(gòu)懸臂的長度，增加了空間六自由度機構(gòu)的剛度和承載能力。
[0031]4.只有結(jié)構(gòu)簡單緊湊的r機構(gòu)置于風(fēng)洞流場，有效地降低了風(fēng)洞的阻塞度。
[0032]總之，用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)的各個自由度之間逐級連接、層疊內(nèi)嵌，能夠?qū)崿F(xiàn)空間復(fù)用，增大了各個自由度的運動范圍；同時保證了空間六自由度機構(gòu)的剛度和承載能力，提高了機構(gòu)運行的響應(yīng)速度和運行精度;減小了風(fēng)洞阻塞度，能滿足高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗要求，可廣泛應(yīng)用到機床、飛行模擬器、空間對接設(shè)備等工業(yè)、軍事、國防重點領(lǐng)域中?！靖綀D說明】
[0033]圖1是本實用新型的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本實用新型的Z向機構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是本實用新型的X向機構(gòu)示意圖；
[0036]圖4是本實用新型的康L構(gòu)不意圖；
[0037]圖5是本實用新型的Y向機構(gòu)半剖示意圖；
[0038]圖6是本實用新型的(機構(gòu)不意圖；[0〇39]圖7是本實用新型的;K機構(gòu)不意圖；
[0040] 圖中:1.Z向機構(gòu)2.X向機構(gòu)3.艦構(gòu)4.Y向機構(gòu)5.(機構(gòu)6.Z機構(gòu)7.Z向基座 8.Z向電機9.Z向絲杠10.Z向螺母11.Z向直線導(dǎo)軌12.Z向滑塊13.X向基座14.X向電機15.X向絲杠16.X向螺母17.X向滑塊18.X向直線導(dǎo)軌19.塵座連接板20.塵座 21.颮機22.M杠23.顧母24.M線導(dǎo)軌25.4骨塊26.觚形導(dǎo)軌27.觚形滑塊 28.旌桿29.返動平臺30.Y向基座31.Y向電機32.Y向絲杠33.Y向螺母34.Y向直線導(dǎo)軌35.Y向滑塊36.基座37.也機38.趙杠39.嫘母40.直線導(dǎo)軌41.直線滑塊 42.連桿43.孤形導(dǎo)軌44.孤形滑塊45.彎刀46.r套筒47.r電機罩48.r電機 49.r減速機50.r主軸51.尾支桿A.直線滑塊B.弧形滑塊A A'.直線導(dǎo)軌A B ? 驅(qū)動連桿B B'.弧形導(dǎo)軌。【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0042]如圖1所示，空間六自由度機構(gòu)包括Z向機構(gòu)1、X向機構(gòu)2、艦構(gòu)3、Y向機構(gòu)4、飢構(gòu) 5和r機構(gòu)6,六個自由度之間分層實現(xiàn)、逐級連接，結(jié)構(gòu)上通過采用箱體疊放方式實現(xiàn)內(nèi)嵌集成，保證六個自由度機構(gòu)之間既可相互獨立運動，又可聯(lián)動，并且能在有限空間內(nèi)實現(xiàn)較高的剛度和較大的運動范圍?？臻g六自由度機構(gòu)的第一級為Z向機構(gòu)1，Z向基座7固定于風(fēng)洞試驗段內(nèi)安裝支架上;第六級實現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運動，滾轉(zhuǎn)自由度的r機構(gòu)6通過尾支桿50與分離體試驗?zāi)Ｐ瓦B接;只有r機構(gòu)6暴露在流場內(nèi)，風(fēng)洞堵塞度較小;其連接順序依次為Z向機構(gòu) 1、乂向機構(gòu)2、艦構(gòu)3、￥向機構(gòu)4、飢構(gòu)5和，機構(gòu)6。[0043 ] Z向機構(gòu)1采用電機絲杠驅(qū)動、直線導(dǎo)軌導(dǎo)向的傳動方式，如圖2所示，主要包括Z向基座7、Z向電機8、Z向絲杠9、Z向螺母10、Z向直線導(dǎo)軌11和Z向滑塊122向基座7為一個內(nèi)空的矩形箱體，將兩根Z向直線導(dǎo)軌11分別布置在Z向基座7外側(cè)，兩根Z向絲杠9分別平行布置在Z向基座7內(nèi)側(cè)。每根Z向直線導(dǎo)軌11布置兩個Z向滑塊12,每根Z向絲杠9布置一個Z向電機 8和Z向螺母1(LZ向螺母10和Z向滑塊12與X向基座13固定連接，兩側(cè)的Z向電機8同步驅(qū)動兩側(cè)的Z向絲杠9轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動兩側(cè)的Z向螺母10同步運動，帶動X向基座13實現(xiàn)沿Z方向的運動。采用兩組驅(qū)動組件對稱布置，有效減小了單個驅(qū)動電機的功率和體積，合理利用空間， 同時增加機構(gòu)整體的穩(wěn)定性。
[0044] X向機構(gòu)2采用電機絲杠驅(qū)動、直線導(dǎo)軌導(dǎo)向的傳動方式，如圖3所示，主要包括X向基座13、X向電機14、X向絲杠15、X向螺母16、X向滑塊17和X向直線導(dǎo)軌183向基座13為一個內(nèi)空的矩形箱體，兩根X向直線導(dǎo)軌18分別布置在X向基座13的內(nèi)側(cè)，兩根X向絲杠15平行布置在X向直線導(dǎo)軌18旁邊。每根X向直線導(dǎo)軌18布置四個X向直線滑塊17,每根X向絲杠15布置一個X向電機14和X向螺母163向滑塊17和X向螺母16與塵座20固定連接。兩側(cè)的X向電機14同步驅(qū)動X向絲杠15轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動兩側(cè)的X向螺母16同步運動，帶動塵座連接板19實現(xiàn)沿X方向的運動。同樣采用兩組驅(qū)動組件對稱布置，便于艦構(gòu)3實現(xiàn)內(nèi)嵌。[〇〇45] 身幾構(gòu)3采用一種直線變圓弧機構(gòu)實現(xiàn)，如圖4所示，主要包括塵座20、跑機21、jS 絲杠22、J累母23、遼線導(dǎo)軌24、膽塊25、孤形導(dǎo)軌26、孤形滑塊27、旌桿28和返動平臺 29。塵座20為一個內(nèi)空的U形箱體，便于Y向機構(gòu)4實現(xiàn)內(nèi)嵌。在U形箱體封閉的一側(cè)布置M 杠22和J累母23, M杠22旁邊布置虛:線導(dǎo)軌24和兩個膽塊25,并且扁累母23和應(yīng)塊25固定連接。皰機21驅(qū)動M杠22轉(zhuǎn)動時，帶動顧母23與膪塊25沿逭線導(dǎo)軌24運動。鏖座20 開口一側(cè)和虛:線導(dǎo)軌24旁分別布置兩個孤形滑塊27，孤形滑塊27布置三段孤形導(dǎo)軌 26。旌桿28—端與膽塊25通過旋轉(zhuǎn)副連接，另一端通過旋轉(zhuǎn)副與返動平臺29連接，同時jS 運動平臺29與塵座20之間通過三段孤形導(dǎo)軌26連接。跑機21驅(qū)動M杠22轉(zhuǎn)動時，顧母 23帶動旌桿28—端沿虛:線導(dǎo)軌24運動，旌桿28另一端帶動jSg動平臺29實現(xiàn)廣?向的偏航。采用直線變圓弧機構(gòu)，縮短了機構(gòu)懸臂長度，增加了機構(gòu)整體的剛度和承載能力。[0〇46] Y向機構(gòu)4米用電機絲杜驅(qū)動和直線導(dǎo)軌導(dǎo)向的傳動方式，如圖5所不，主要包括Y 向基座30、Y向電機31、Y向絲杠32、Y向螺母33、Y向直線導(dǎo)軌34和Y向滑塊353向基座30為一個中空的n形對稱箱體，n形箱體兩側(cè)的中間區(qū)域分別布置一套Y向電機31、Y向絲杠32和Y向螺母33組件，Y向絲杠32兩側(cè)各布置一根Y向直線導(dǎo)軌34和兩個Y向滑塊353向螺母33和Y向滑塊35同基座36固定連接。兩側(cè)的Y向電機31同步驅(qū)動Y向絲杠32轉(zhuǎn)動時，兩側(cè)的Y向螺母 33同步帶動基座36實現(xiàn)沿Y方向的運動。同樣采用兩組驅(qū)動組件對稱布置方法。[〇〇47](機構(gòu)5采用一種直線變圓弧機構(gòu)實現(xiàn)，如圖6所示，主要包括基座36、電機37、〇 絲杠38、母39、道線導(dǎo)軌40、直線滑塊41、連桿42、視形導(dǎo)軌43、視形滑塊44和彎刀 45?；?6為一個底部開口的內(nèi)空矩形箱體，在箱體內(nèi)部兩側(cè)分別布置一根直線導(dǎo)軌40 和兩個直線滑塊41，直線導(dǎo)軌40之間布置電機37、趙杠38和嫘母39,嫕母39與兩側(cè)的直線滑塊41固定連接。直線導(dǎo)軌40的下方各布置一根視形導(dǎo)軌43和兩個狐形滑塊44, 〇 弧形滑塊44與彎刀45固定連接。連桿42—側(cè)通過旋轉(zhuǎn)副與母39連接，另一側(cè)通過旋轉(zhuǎn)副與視形滑塊44連接。電機37驅(qū)動趁杠38轉(zhuǎn)動時，母39驅(qū)動道線滑塊41和連桿42 的一端沿道線導(dǎo)軌40運動，連桿42的另一端帶動孤形滑塊44和彎刀45實現(xiàn)妨■向的俯仰。同樣采用直線變圓弧機構(gòu)，并且采用兩組直線導(dǎo)軌、圓弧導(dǎo)軌對稱布置，使基座36受力均衡，增加了其剛度和承載能力。[0〇48]機構(gòu)6米用電機+減速機+滾轉(zhuǎn)主軸的傳動方式，如圖7所不，主要包括彎刀45、z套筒46、^電機罩47、^電機48、^減速機49、^主軸50和尾支桿51。彎刀45與^套筒46固定連接，r套筒46與r主軸5〇通過軸承組件連接。r主軸5〇—端與尾支桿51固定連接，另一端通過r減速機49與r電機48連接。r電機罩47與r套筒46固定連接，對r電機48起保護作用，同時對風(fēng)洞流場進行整流。r電機48通過r減速機49驅(qū)動r主軸5〇和尾支桿51實現(xiàn)r 方向的滾轉(zhuǎn)運動。采用這種傳動方式，傳動結(jié)構(gòu)簡單緊湊，增加了機構(gòu)剛度，減小了風(fēng)洞阻塞度。
【主權(quán)項】
1.一種用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，其特征在于:所述機構(gòu) 包括Z向機構(gòu)(1)、X向機構(gòu)(2)、艦構(gòu)(3)、Y向機構(gòu)(4)、(機構(gòu)(5)和r機構(gòu)(6)的六個自由度 運動機構(gòu);Z向機構(gòu)(1)、X向機構(gòu)(2)和身幾構(gòu)(3)的基座為水平方向，采用疊放的方式，從下 到上依次疊加;Y向機構(gòu)(4)和飢構(gòu)(5)的基座為豎直方向，從外到內(nèi)嵌套連接；r機構(gòu)(6) 通過彎刀(45)與飢構(gòu)(5)固定連接；Z向機構(gòu)(1)為第一級運動機構(gòu)，實現(xiàn)Z向運動，Z向基座(7)固定于風(fēng)洞試驗段的內(nèi)安裝 支架上；X向機構(gòu)(2)為第二級運動機構(gòu)，實現(xiàn)X向運動，X向基座(13)放置在Z向基座(7)上面，通 過Z向螺母(10)和Z向滑塊(12)與固定連接；J機構(gòu)(3)為第三級運動機構(gòu)，實現(xiàn)扁度運動，塵座(20)放置在X向基座上面，通過塵 座連接板(19 )與X向螺母(16 )和X向滑塊(17 )固定連接；Y向機構(gòu)(4)為第四級運動機構(gòu)，實現(xiàn)Y向運動，Y向基座(30)為n型，垂直穿過返動平臺 (29)，與返動平臺(29)固定連接；飢構(gòu)(5)為第五級運動機構(gòu)，實現(xiàn)確度運動，基座(36)內(nèi)嵌在Y向基座(30)中，通過Y 向螺母(33)和Y向滑塊(35)與Y向機構(gòu)(4)固定連接，基座(36)上有視形滑塊(44)，視形 滑塊(44)與彎刀(45)固定連接；，機構(gòu)(6)為第六級運動機構(gòu)，實現(xiàn)r角度運動，r機構(gòu)(6)通過彎刀(45)與飢構(gòu)(5) 固定連接；Z向機構(gòu)(1)、X向機構(gòu)(2)、艦構(gòu)(3)、Y向機構(gòu)(4)、奪幾構(gòu)(5)處在高超聲速風(fēng)洞的流場 之外，Z機構(gòu)(6)暴露在流場內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，其特 征在于:所述的Z向機構(gòu)(1)的Z向基座(7)為內(nèi)空的矩形箱體，將兩根Z向直線導(dǎo)軌(11)分別 布置在矩形箱體外側(cè)，兩根Z向絲杠(9)分別布置在矩形箱體內(nèi)側(cè);每根Z向直線導(dǎo)軌(11)分 別布置兩個滑塊(12 )，每根Z向絲杠(9 )上布置一個Z向電機(8 )和Z向螺母(10 )。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，其特 征在于:所述的X向機構(gòu)(2)的X向基座(13)為內(nèi)空的矩形箱體，兩根X向直線導(dǎo)軌(18)布置 在X向基座(13)的內(nèi)側(cè)，兩根X向絲杠(15)平行布置在直線導(dǎo)軌(18)旁邊;每根X向直線導(dǎo)軌 (18)上分別布置四個直線滑塊(17)，每根X向絲杠(15)上布置一個X向電機(14)和X向螺母 (16)〇4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，其特 征在于:所述的Y向機構(gòu)(4)的Y向基座(30)為中空的n形對稱箱體，n形箱體兩側(cè)的中間區(qū)域 分別布置一套Y向電機(31)、Y向絲杠(32)和Y向螺母(33)，每根絲杠(32)兩側(cè)各布置一根Y 向直線導(dǎo)軌(34)和兩個Y向滑塊(35)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，其特 征在于:所述的艦構(gòu)(3)的塵座(20)為一個內(nèi)空的U形箱體，M杠(22)和J累母(23)布置 在U形箱體封閉的一側(cè)，M杠(22)旁邊布置虛:線導(dǎo)軌(24)和兩個滑塊(25)，且J累母(23) 和應(yīng)塊(25)固定連接;U形箱體開口一側(cè)和直線導(dǎo)軌(24)旁分別布置孤形滑塊(27)，而盧 弧形滑塊(27)上布置3段孤形導(dǎo)軌(26);旌桿(28)—端與滑塊(25)通過旋轉(zhuǎn)副連接，另一 端通過旋轉(zhuǎn)副與返動平臺(29)連接，同時返動平臺(29)與塵座(20)之間通過三段孤形導(dǎo)軌(26)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，其特 征在于:所述的飢構(gòu)(5)的基座(36)為一個底部開口的內(nèi)空矩形箱體，箱體內(nèi)部兩側(cè)分別 布置一根直線導(dǎo)軌(40)和兩個直線滑塊(41)，直線導(dǎo)軌(40)之間布置電機(37)、趁杜 (38)和母(39)，母(39)與兩側(cè)的直線滑塊(41)固定連接;兩側(cè)的道線導(dǎo)軌(40)下 方分別布置一根狐形導(dǎo)軌(43)和兩個狐形滑塊(44)，視形滑塊(44)與灣刀(45)固定連 接；連桿(42)—側(cè)通過旋轉(zhuǎn)副與表|母(39)連接，另一側(cè)通過旋轉(zhuǎn)副與孤形滑塊(44)連 接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高超聲速風(fēng)洞多體分離試驗的空間六自由度機構(gòu)，其特 征在于:所述的Z機構(gòu)(6)主要包括彎刀(45)、r套筒(46)、r電機(48)、r減速機(49)、r 主軸(50)和尾支桿(51);彎刀(45)與^套筒(46)固定連接，^套筒(46)與^主軸(50)通過 軸承組件連接；r主軸(50)—端與尾支桿(51)固定連接，另一端通過r減速機(49)與r電 機(48)連接；r電機(48)通過r減速機(49)和r主軸(5〇)驅(qū)動尾支桿(51)實現(xiàn)r方向的滾 轉(zhuǎn)運動。
【文檔編號】G01M9/04GK205642794SQ201620422740
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】林敬周, 謝志江, 王雄, 朱濤, 宋代平, 馬曉宇, 孫啟志, 許曉斌, 劉飛, 張德煒, 楊波, 解福田, 鐘俊, 李 杰, 毛冰滟, 呂超
【申請人】中國空氣動力研究與發(fā)展中心超高速空氣動力研究所