[發明專利]高馬赫數高動壓大升力模型捕獲軌跡試驗的六自由度機構

在審

• 申請號: 201810255524.3
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108381521A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 張楠;魯文博;王志強;王峰
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽空氣動力研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

一種高馬赫數高動壓大升力模型捕獲軌跡試驗的六自由度機構，包括三自由度平移機構、俯仰/偏航運動機構和滾轉運動機構，所述的三自由度平移并聯機構包括三組導軌基座、三組第一滑塊、三組第一直線驅動機構、三組第一萬向鉸鏈、三根第一連桿，通過控制三個第一滑塊的協調運動，進而使俯仰/偏航基座實現沿三個坐標軸的平移運動；所述的俯仰/偏航運動機構包括俯仰/偏航基座、三組第二直線驅動機構、三組第二滑塊、三組轉動鉸鏈、三組第二萬向鉸鏈和三組第二連桿，所述的滾轉運動機構包括滾轉頭、滾轉頭伺服電機、一對正齒輪、中空諧波減速器、聯軸器和外掛物尾桿。本發明具有大運動行程、高承載能力和剛度，高運動精度的優點。

技術領域

本發明涉及一種高馬赫數高動壓大升力模型捕獲軌跡試驗的六自由度機構。

背景技術

捕獲軌跡試驗是一種研究外掛物與載機分離安全特性的特種風洞試驗。其中六自由度機構是捕獲軌跡試驗系統中外掛物的支撐裝置及其運動執行裝置，是整個系統的核心部分。六自由度機構由計算機控制，為外掛物模型提供六個自由度(軸向X、側向Y、法向Z、俯仰α、偏航β、滾轉γ)的運動。六自由度機構各個方向的運動行程和運動精度直接影響捕獲軌跡試驗的精度和效果。目前，國外超聲速風洞CTS系統以AEDC馮卡門實驗室超聲速CTS系統為代表，其風洞為連續式風洞，動壓低、承受載荷小；國內，以FL-3、FD-12、FL-28風洞CTS系統為代表，暫沖式風洞動壓高、沖擊大；只能承擔小載荷(小升力面)模型試驗。國內外尚沒有適用于暫沖式風洞M＝2～4時高動壓條件下大升力面模型CTS試驗的六自由度機構。

發明內容

為了解決了現有六自由度機構行程小、承載能力差及剛度差等問題，本發明的目的是：提供一種高馬赫數高動壓大升力模型捕獲軌跡試驗的六自由度機構，該裝置用于高馬赫數捕獲軌跡試驗中，模擬外掛物與載機分離狀態的試驗裝置。

本發明的技術方案如下：一種高馬赫數高動壓大升力模型捕獲軌跡試驗的六自由度機構，包括三自由度平移機構、俯仰/偏航運動機構和滾轉運動機構，所述的三自由度平移并聯機構和俯仰/偏航運動機構連接，俯仰/偏航運動機構與滾轉運動機構連接；

所述的三自由度平移并聯機構包括三組導軌基座、三組第一滑塊、三組第一直線驅動機構、三組第一萬向鉸鏈、三根第一連桿，三組導軌基座沿圓周平均間隔固定在風洞試驗段上，每組導軌基座上安裝有一組第一直線驅動機構，每組第一直線驅動機構與一個第一滑塊連接，每個第一滑塊與一根第一連桿的一端鉸接，每根第一連桿的另外一端通過一組第一萬向鉸鏈與俯仰/偏航基座連接，第一直線驅動機構驅動其第一滑塊沿風洞軸向運動，三根第一連桿通過第一萬向鉸鏈與第一滑塊和俯仰/偏航基座連接。通過控制三個第一滑塊的協調運動，進而使俯仰/偏航基座實現沿三個坐標軸的平移運動；

所述的俯仰/偏航運動機構包括俯仰/偏航基座、三組第二直線驅動機構、三組第二滑塊、三組轉動鉸鏈、三組第二萬向鉸鏈和三組第二連桿，滾轉頭的底部平面圓周按平均間隔安裝有三組第二萬向鉸鏈，俯仰/偏航基座沿徑向平均間隔安裝有三組第二直線驅動機構，每組第二直線驅動機構上安裝有一個第二滑塊，每組第二滑塊通過一組轉動鉸鏈與第二連桿的一端連接，第二連桿的另外一端與一個第二萬向鉸鏈連接；

所述的滾轉運動機構包括滾轉頭、滾轉頭伺服電機、一對正齒輪、中空諧波減速器、聯軸器和外掛物尾桿，外掛物尾桿的末端插入到滾轉頭內，滾轉頭內安裝有滾轉頭伺服電機、正齒輪、中空諧波減速器和聯軸器，中空諧波減速器通過一對正齒輪與滾轉頭伺服電機連接，中空諧波減速器通過聯軸器與外掛物尾桿的內軸連接，以實現外掛物繞其軸線的滾轉運動。本發明的創新點和有益效果是：

(1)此六自由度機構采用七臺伺服電機實現三個方向的直線運動和角運動。采用三自由度平移并聯機構和三自由度兩轉動一平動并聯機構的串聯形式，實現除滾轉外的其余五個自由度的運動。滾轉運動使用諧波減速器實現。此形式在達到機構運動行程和風洞堵塞度的要求下，增加機構的整體承載能力和剛度，以滿足外掛物的大載荷要求。