[發明專利]一種指令傳感器及其結構參數的確定方法

在審

• 申請號: 202010123790.8
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111189477A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 張鵬亮;黃巖;韓亞國;丁磊;牛祖軍;郭育秦;劉忠平;張娟
• 申請（專利權）人: 西安航空制動科技有限公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01D11/24;G01D11/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種指令傳感器，包括殼體、活塞、拉線式位移傳感器、彈簧、活動支架和固定支架；所述活塞位于殼體敞口端的內表面，并通過安放在該活塞外圓周表面的兩個球窩內的鋼球在殼體滑道內滑動，沿做軸向的移動；活動支架的一端通過螺紋安裝在該活塞的活動支架安裝桿的內螺紋盲孔中；所述固定支架固定在位于殼體封閉端的拉線式位移傳感器安裝室上；通過殼體、蓋板和固定支架組成的封閉的拉線式位移傳感器安裝室；所述拉線式位移傳感器安放在該拉線式位移傳感器安裝室內；該拉線式位移傳感器的拉線穿過殼體內的端板固定在所述活塞的端板上；在固定支架的支撐架上和活動支架上分別安裝有萬向軸承；其特征在于：

在所述殼體內安裝有拉簧，并使該拉簧的一端固定在該活塞的內端面，該拉簧的另一端固定在該殼體端板的內端面；在所述拉簧上套裝有彈簧，并使該彈簧的兩端分別固定活塞的內端面和殼體端板的內端面；所述拉簧、彈簧和活塞三者同軸；所述活塞的內端面與位于該殼體上的限位臺階端面之間的距離為L；所述所述活動支架的中心線與支撐架的中心線空間重合；當活動支架處于初始狀態時，位于所述活動支架上的萬向軸承的中心線與位于所述支撐架的萬向軸承的中心線之間的距離為L₁。

2.如權利要求1所述指令傳感器，其特征在于，所述活動支架上的萬向軸承的中心線與位于所述支撐架的萬向軸承的中心線之間的距離L₁＝180mm；所述活塞內端面與限位臺階端面之間的距離L＝30mm；所述滑道的長度為40mm。

3.如權利要求1所述指令傳感器，其特征在于，在所述活動支架上自外向內依次套裝有鎖緊螺母和齒形墊圈，并使該齒形墊圈與所述活塞的活動支架安裝桿外端面貼合；在所述鎖緊螺母的外圓周表面套裝有防護套，并使該防護套與鎖緊螺母之間間隙配合，該防護套用于防止齒形墊圈將防塵套劃傷。

4.如權利要求1所述指令傳感器，其特征在于，所述殼體內通過端板將殼體分為兩個腔室：該殼體敞口一端為操縱力腔室，另一端與蓋板和固定支架組成拉線式位移傳感器安裝室；所述操縱力腔室與拉線式位移傳感器的安裝室不同軸；該殼體操縱力腔室靠近殼體開口處的內圓周表面對稱的加工有兩條軸向延伸的半圓形滑道；在該殼體端板的內表面有軸向凸出的拉簧固定塊和條形孔，并使該條形孔位于所述凸臺的下方。

5.如權利要求1所述指令傳感器，其特征在于，所述活塞的外徑略小于所述殼體操縱力腔室的內徑；在該活塞的外圓周表面對稱的分布有兩個用于安放鋼球的球窩；在該活塞的筒底板的中心有軸向凸出的拉簧固定塊。

6.如權利要求5所述指令傳感器，其特征在于，所述球窩兩側壁之間的夾角為90°；

所述球窩開口處的半徑為2.1mm，孔深為1.7mm。

7.一種確定如權利要求1所述指令傳感器結構參數的方法，其特征在于，

步驟一、確定指令傳感器的行程與電壓的關系：

所述指令傳感器最大行程L為30mm；該指令傳感器最大行程L為30mm時對應輸出電壓為6.0V.DC±0.1V.DC；

步驟二、確定指令傳感器彈簧和拉簧結構參數：

通過彈簧及拉簧確定指令傳感器操縱力Q；

根據所述對彈簧和拉簧的使用要求，分別確定彈簧和拉簧的參數；具體是：

I確定彈簧的參數：

所述彈簧選用65Si2MnWA材料；選取常溫下彈簧；

分別通過公式(1)～(4)確定所述彈簧的彈簧中徑D、旋繞比c、彈簧曲度系數K和最大許用載荷P：

D₁＝D_w1-d₁ (1)

公式中：d₁為鋼絲直徑；D_w1為彈簧外徑；K為彈簧曲度系數；[τ]為彈簧鋼絲的許用應力；f₁為彈簧單圈變形量，G為剪切彈性模量；

確定彈簧剛度k₁：

通過公式k₁＝(Q_1max-Q_1min)÷S確定彈簧剛度；該公式中，Q_1max是彈簧的最大操縱力，Q_1min是彈簧的最小操縱力；

確定彈簧總變形量F₁：

通過公式F₁＝P÷k₁確定總變形量F₁；其中，P為最大許用載荷；k₁為彈簧剛度；確定彈簧工作圈數n₁：

通過公式n₁＝F₁÷f₁確定工作圈數n₁；公式中，f₁為單圈變形量；

確定彈簧節距t₁：

通過公式H₀₁＝t₁×n₁+(n_z-0.5)d確定節距t；該公式中，H₀為彈簧自由尺寸；n_z為支承圈數；

Ⅱ確定拉簧的參數：

所述拉簧材料選用65Si2MnWA，常溫、I級精度，B型彈簧；分別得到該拉簧的參數為：拉簧鋼絲直徑d₂、拉簧外徑D_w2和單圈變形量f₂；

確定拉簧剛度：k₂＝(P_2max-P_2min)÷S₂；

確定拉簧總變形量F₂：F₂＝P₂÷k₂；

拉簧內徑D_n2＝D_W2-2d₂；

拉簧工作圈數n₂：

n₂＝F₂÷f₂；f₂是拉簧單圈變形量

拉簧自由高度H₀₂：H₀₂＝D_n2+(n₂+1)d₂；

拉簧許用載荷下的高度H₂：H₂＝H₀₂+F₂；

步驟三、確定指令傳感器鋼球和滑道參數：

I確定鋼球的直徑：確定鋼球的直徑為3mm；

Ⅱ確定鋼球球窩的參數：所述鋼球球窩的參數包括該球窩的最大直徑、孔深，以及該窩兩側壁之間的夾角；

Ⅲ確定滑道參數：所述滑道的參數是滑道橫截面的半徑和滑道的粗糙度；

Ⅳ確定滑道數量和鋼球數量；

至此，確定了所述指令傳感器的結構參數。