[發明專利]一種用于高g值三自由度離心機的滾轉框

在審

• 申請號: 202010413941.3
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111438004A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 王黎光;楊永生;宋瓊;黎啟勝;舒楊;羅龍;成永博
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: B04B9/12
• 分類號: B04B9/12
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 田高潔

本發明涉及離心機領域，具體公開了一種用于高g值三自由度離心機的滾轉框，包括環形的框體，所述框體為一體成型的結構，所述框體上同軸線設置有兩個俯仰軸安裝孔和同軸線設置有滾轉軸安裝孔，且俯仰軸安裝孔的軸線與滾轉軸安裝孔的軸線垂直；所述的框體的外側沿框體一周還設置有多個開口的腔體，所述腔體與腔體之間形成加強筋。本發明的優點是采用整體式的結構，可以有更好的加工精度，保證滾轉框能夠適應更嚴酷、復雜的使用工況以及減小滾轉電機承受的偏心力矩。

技術領域

本發明涉及離心機領域，特別是一種用于高g值三自由度離心機的滾轉框。

背景技術

三自由度離心機由轉臂、滾轉框、滾轉電機、俯仰框、俯仰電機、傳動單元、主驅動電機以及儀器艙等組成。三自由度離心機是一類利用轉臂的旋轉運動、滾轉框的滾轉運動以及俯仰框的俯仰運動來實現三自由度協調運動以模擬加速度與加加速度環境的重要試驗設備，可用于航空、航天、航海、兵器、醫療等相關領域的產品測試與基礎研究。

其中，滾轉框連接轉臂與俯仰框，是三自由度離心機的關鍵承力部件，除需承受結構自身、俯仰電機、俯仰框以及試件等產生的最大的離心載荷外，還需承受滾轉電機與俯仰電機產生的扭轉力矩，受力嚴酷且工況復雜。

目前，箱體式滾轉框已在低g值三軸/四軸離心機上成熟的應用，如在三軸轉臺（一種大負載內中空高精度三軸臥式轉臺，申請號：201711131877.4；一種三軸轉臺框架軸系裝置，申請號：201621308961.X）、三軸載人離心機以及直升機動態飛行模擬器（用于直升機動態飛行模擬器的三自由度轉框系統，申請號：201811044735.9）等設備上。箱體式滾轉框多采用閉式箱形結構，由多塊薄鋼板焊接成形，其力學性能不易保證，實際質量、質心也不易控制，很難在對結構力學性能要求高、偏心要求嚴的高g值三軸離心機上使用。

傳統技術的缺點是：

（1）箱體式滾轉框焊縫質量不易控制，且焊縫質量缺陷不易檢測，力學性能不易保證；

（2）箱體式滾轉框質量與質心不易控制。

導致上述缺點的原因是：

箱體式滾轉框是由多塊薄鋼板焊接成封閉箱體，無論怎樣優化施焊順序，總有焊縫不能做到完全清根以確保焊透，尤其針對狹小腔體內的焊縫，很難進行高質量的施焊，且以目前的無損檢測手段，很難對所有焊縫的質量缺陷進行有效的檢測并做出準確的判斷。也就是說，受焊接工藝與檢測手段影響，想要完全確保箱體式滾轉框的結構力學性能還比較困難。

此外，箱體式滾轉框由多塊板材焊接成形，實際工藝很難達到對稱施焊的要求，箱體式滾轉框理論質量、質心不易保證。

因此，傳統滾箱體式轉框尚不能在高g值三自由度離心機上應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種用于高g值三自由度離心機的滾轉框，其采用一體的結構，具有很好的力學性能，加工精度容易控制。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種用于高g值三自由度離心機的滾轉框，包括環形的框體，所述框體為一體成型的結構，所述框體上同軸線設置有兩個俯仰軸安裝孔和同軸線設置有滾轉軸安裝孔，且俯仰軸安裝孔的軸線與滾轉軸安裝孔的軸線垂直；所述的框體的外側沿框體一周還設置有多個開口的腔體，所述腔體與腔體之間形成加強筋。

具體的，所述的框體為八邊形結構，且分別關于俯仰軸安裝孔軸線和滾轉軸安裝孔軸線對稱。

具體的，所述的腔體的截面為“U”字型。

具體的，所述的框體設置有滾轉軸安裝孔和俯仰軸安裝孔的邊為直線設置，且設有滾轉軸安裝孔和俯仰軸安裝孔的邊之間相連的邊為弧形邊，且圓滑過渡。

本發明具有以下優點：