[發明專利]一種用于質量特性集成測試的三坐標轉換機

有效

• 申請號: 200910089666.8
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101603874A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 劉希忠;張詩軍;薛忠明;韓建超;陳勉;杜晨
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠
• 主分類號: G01M1/02
• 分類號: G01M1/02;G01M1/12;G01M1/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心
• 代理人: 安 麗

技術領域

本發明涉及一種應用于航天器質量特性測試時被測件坐標系與測試臺坐標系之間位置關系自動轉換的三坐標轉換裝置。

背景技術

隨著航天技術的飛速發展，航天器的種類越來越多，研制周期不斷縮短。因此，航天器的質量特性測試作為航天器研制中必不可少的重要指標參數，其測試時間和精確度在高精航天器研制中將占據重要的地位。

航天器的質量特性測試涉及到航天器本體坐標系與測試臺坐標系之間的轉換和測試。如何實現質量特性集成測試和坐標轉換是航天器質量特性測試的技術關鍵。對航天器進行坐標轉換是質量特性測試的基礎，只有通過合理的坐標轉換，使航天器位于不同的測試工位，測試設備和測試軟件才能采集到不同的測量特性數據，再通過對數據的處理和計算得到航天器的質量特性參數。目前常用的航天器質量特性測試方法主要是分步轉換被測件坐標系、分步測試質量特性參數，其通常采用的測試設備包含了質心臺、扭擺臺、L型支架、工裝(花盆)及相關的吊裝設備。測試質心時利用工裝和質心臺測量航天器的橫向質心和縱向質心，在進行橫向和縱向轉換時利用L型支架將航天器進行翻轉。同理，測試轉動慣量時利用工裝和扭擺臺測量航天器各軸的轉動慣量，在進行各軸的測試轉換時利用L型支架將航天器進行翻轉。采用上述方法進行航天器的X、Y、Z軸特性測試時需要利用L型支架對航天器進行反復的翻轉、吊裝后分別與質心臺和扭擺臺裝配才能完成航天器各個質量特性參數的測量，由于采用設備的種類和數量較多，集成度低，操作過程復雜。此外，對于不同平臺的航天器，往往需要不同接口關系的L型支架。L型支架屬于復雜的大型工裝，其研制成本和周期較長，導致采用上述方法進行測量時不僅增加了研制成本，同時也增加了研制周期和操作難度，越來越不適應航天器快速研制發展的需要。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種結構簡單、操作方便的用于質量特性集成測試的三坐標轉換機。

本發明的技術解決方案是：一種用于質量特性集成測試的三坐標轉換機，包括弧形基體、滑臺、驅動機構和弧形導軌，弧形基體上設置有用于與弧形導軌配合的圓弧面以及用于固定安裝弧形基體的水平面，兩條弧形導軌分別安裝在弧形基體的圓弧面上且弧形導軌的弧段與弧形基體的圓弧段平行，滑臺置于弧形導軌上并在驅動機構的作用下沿弧形導軌滑動，滑臺自身還可以沿弧形導軌所在弧段各點的法線方向進行轉動，驅動機構置于弧形基體的內部；被測件置于滑臺上，通過滑臺在弧形導軌上的運動實現被測件在豎直位置時慣性坐標系下質量特性參數與被測件在弧形導軌上任意位置時慣性坐標系下質量特性參數的自動轉換。

所述的滑臺包括滑座、平面軸承、蝸桿蝸輪傳動組件和轉接盤，滑座為主支撐結構，滑座與弧形導軌配合保證滑臺在弧形導軌上滑動，平面軸承置于滑座上用于被測件的旋轉并承受被測件的傾覆力矩，蝸桿蝸輪傳動組件置于滑臺上用于驅動平面軸承旋轉，轉接盤置于平面軸承上用于對接被測件。

所述的驅動機構包括滑軌、螺桿和推桿，兩條滑軌安裝于弧形基體的用于固定安裝弧形基體的水平面兩側，保證驅動機構直線運動；螺桿位于弧形基體的內腔底板上，用于將驅動機構的直線運動轉換為曲線運動；推桿與螺桿連接并在螺桿的作用下驅動滑臺在弧形導軌上滑動。

所述的三坐標轉換機還包括兩套配重系統，兩套配重系統對稱安裝于弧形基體的兩側，用于調整當滑臺停留在弧形導軌所在弧段各點時三坐標轉換機的平衡。

所述的三坐標轉換機還包括安裝連接盤，安裝連接盤為中間設有多圈連接孔的圓盤并通過中心銷孔定位，用于將三坐標轉換機固定于安裝基面上。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明三坐標轉換機采用兩軸轉臺方式，滑臺在驅動機構的驅動下沿弧形基體上的弧形導軌滑動，被測件置于滑臺上即可實現不同角度的測試工位，滑臺自身還可以沿弧形導軌所在弧段各點的法線方向進行轉動，通過滑臺在弧形導軌上的運動實現被測件笛卡爾坐標系與測試臺笛卡爾坐標系的自動轉換，在試件一次定位的情況下，通過坐標系統的轉換能夠實現試件質量、質心與轉動慣量的集成測試，結構簡單，易于工程實現；

(2)滑臺結構通過平面軸承和蝸桿蝸輪傳動組件相配合，實現自身的旋轉及被測件的旋轉并承受被測件的傾覆力矩，能夠保證三坐標轉換機運行平穩，提高定位精度；

(3)驅動結構通過螺桿和推桿配合實現直線運動與曲線運動的轉換，從而保證滑臺在弧形導軌上的滑動，操作簡單，易于工程實現；

(4)配重系統地加入可以調整當滑臺停留在弧形導軌所在弧段各點時三坐標轉換機的平衡，從而能夠保證測試質心的穩定，提高了測試精度。