用于風洞試驗的六自由度運動裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種用于風洞試驗的六自由度運動裝置，包括：動平臺，其包括主體部分以及可轉動地設置于所述主體部分上的連接桿；滾轉驅動機構，其設置于所述動平臺上，所述滾轉驅動機構連接至一連接桿，以向所述連接桿施加滾轉驅動力；六個支桿，每個支桿的一端通過一個旋轉副和第一鉸接件連接至所述主體部分；六個直線運動機構，均勻配置在所述動平臺的兩側，每個直線運動機構通過第二鉸接件連接至每個支桿的另一端，以向每個支桿施加沿水平方向運動的驅動力。本實用新型專利技術提供了一種并聯式六自由度運動裝置，獲得了更大的剛度，更高的精度以及更小的風洞堵塞度。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及風洞試驗領域，尤其涉及一種用于風洞試驗的六自由度運動裝置。
技術介紹
在飛行器飛行過程中，由于執行任務需要，需要將外掛物(導彈、副油箱、火箭、魚雷)發射或拋出，某些無人機也需要由母機載運，在空中投放。投放過程中外掛物處于母機的擾流中，母機與外掛物之間存在復雜干擾，可能導致外掛物無法成功拋出，嚴重的會導致外掛物與母機相撞。為解決上述問題，需要在風洞中模擬外掛物、機彈、級間分離過程即軌跡捕獲過程，測量整個過程中分離體(包括外掛物、導彈、級間分離體)模型的受力情況。試驗中將分離體模型固定在某一位置，測量受力情況，根據動力學方程計算在該受力情況下，t秒后模型的位移和姿態，計算機將計算結果發送給六自由度運動裝置，控制模型在風洞中的運動位移和姿態，使模型到達t秒后的理論位置及姿態，之后重復上述過程，直到完成整個軌跡捕獲過程。外掛物軌跡捕獲技術由美國在五六十年代首先應用，如戴維泰勒海軍船舶研究和發展中心在其7英尺×10英尺跨聲速連續式風洞、沃特航空公司在4英尺下吹式高速風洞和康耐爾航空試驗室在8英尺跨聲速連續式風洞上建立的外掛物分離軌跡捕獲系統，七十年代后期美國、英國、法國相繼發展出更為成熟的軌跡捕獲系統。我國在八十年代才開始發展和應用，目前國內已有的六自由度運動裝置以串聯式結構為主。如圖1所示，現有的串聯式六自由度運動裝置由X向位移控制電機1，滑塊2、螺母3、絲杠4、第二轉軸電機5、轉攻角(α)電機6、轉滾轉角(β)電機7、導彈模型8、轉γ角電機9和第一轉軸電機10組成，其中包括一個長的懸臂梁結構，采用該懸臂梁結構無法避免對結構強度的減弱，三個角度驅動、控制和檢測設備會增加風洞的堵塞度，對模型縮比提出更高的要求，也對試驗結果有很大影響。
技術實現思路
本技術設計開發了一種剛度更高，精度更高，風洞堵塞度更小的用于風洞試驗的六自由度運動裝置。本技術提供的技術方案為：一種用于風洞試驗的六自由度運動裝置，包括：動平臺；滾轉驅動機構，其設置于所述動平臺上，所述滾轉驅動機構連接至一連接桿，以向所述連接桿施加滾轉驅動力；六個支桿，每個支桿的一端通過一個旋轉副和第一鉸接件連接至所述動平臺；六個直線運動機構，均勻配置在所述動平臺的兩側，每個直線運動機構通過第二鉸接件連接至每個支桿的另一端，以向每個支桿施加沿水平方向運動的驅動力。優選的是，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置，還包括：六個滑槽，分別形成在風洞的兩個側壁上；所述六個直線運動機構設置于風洞的外側，每個直線運動機構的動力輸出構件以可沿所述滑槽滑動的方式穿過所述滑槽，通過第二鉸接件鉸接至每個支桿的另一端。優選的是，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置中，所述動平臺為由一個向后傾斜設置的主桿體和六個向后伸出的分支構成的爪形結構，六個分支中兩兩為一組，從上到下依次分布，且一組支桿位于相同的高度上，相對于所述主桿體分別向兩側伸出，每個支桿的一端通過一個旋轉副和第一鉸接件連接至每個分支。優選的是，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置中，所述滾轉驅動機構設置于所述主桿體的上端，所述連接桿向所述主桿體的前側伸出。優選的是，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置中，所述第一鉸接件和所述第二鉸接件均為虎克鉸。優選的是，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置中，六個支桿中的至少一個支桿為伸縮桿。優選的是，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置，還包括：控制裝置，其連接至六個直線運動機構，以向六個直線運動機構輸入控制信號。優選的是，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置中，所述滾轉驅動機構為滾轉電機。優選的是，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置中，所述動平臺和所述支桿的迎風面均呈流線型。本技術所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置具有以下有益效果：(1)與現有的串聯式六自由度機構相比，本技術提供了一種并聯式六自由度運動裝置，獲得了更大的剛度，更高的精度以及更小的風洞堵塞度。(2)由一個支桿和一個直線運動機構構成一個支鏈，每一個支鏈上的間隙和誤差不會產生積累，在某些情況不同支鏈之間的間隙和誤差甚至會相互抵消，因而本技術能夠獲得較高的精度。(3)直線運動機構安裝在風洞試驗段洞壁外側，降低六自由度運動裝置在風洞中的堵塞比。(4)動平臺和支桿的迎風面為流線型，可減小迎風阻力，同時降低六自由度運動裝置的受力變形。(5)動平臺采用六爪形結構，進一步減小動平臺的堵塞比和迎風阻力。附圖說明圖1為現有技術中串聯式六自由度運動裝置的結構示意圖。圖2為本技術所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置的結構示意圖。圖3為本技術所述的動平臺的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本技術做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。如圖2和圖3所示，本技術提供一種用于風洞試驗的六自由度運動裝置，包括：動平臺7；滾轉驅動機構8，其設置于所述動平臺上，所述滾轉驅動機構連接至一連接桿11，以向所述連接桿11施加滾轉驅動力；六個支桿4，每個支桿4的一端通過一個旋轉副5和第一鉸接件6連接至所述動平臺；六個直線運動機構2，均勻配置在所述動平臺7的兩側，每個直線運動機構2通過第二鉸接件3連接至每個支桿4的另一端，以向每個支桿施加沿水平方向運動的驅動力。本技術所述的六自由度運動裝置的工作過程為：模型安裝于連接桿上，在風洞試驗段1的固定位置安裝六個直線運動機構2，試驗過程中電腦輸出控制指令，給出模型9的六個自由度的運動參數，包括X、Y、Z三個方向的直線運動以及繞三個坐標軸的轉動運動，控制裝置根據上述控制指令將六個自由度的位移指令分解到每個直線運動機構2和滾轉電機8中，六個直線運動機構分別驅動六個支桿4運動到相應位置，六個支桿的位移組合帶動動平臺7到達相應位置，從而實現模型的五個自由度運動，再配合滾轉電機完成模型9的滾轉運動，最終完成模型9在六個自由度的運動。在每個直線運動機構驅動每個支桿做水平方向的直線運動時，支桿相對于直線運動機構和動平臺發生轉動，同時還發生相對于自身軸線的旋轉，因此，支桿通過第二鉸接件連接至直線運動機構，通過旋轉副和第一鉸接件連接至動平臺。在一個優選的實施例中，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置，還包括：六個滑槽10，分別形成在風洞的兩個側壁上；所述六個直線運動機構2設置于風洞的外側，每個直線運動機構2的動力輸出構件以可沿所述滑槽滑動的方式穿過所述滑槽，通過第二鉸接件3鉸接至每個支桿4的另一端。當直線運動機構驅動支桿時，直線運動機構的動力輸出構件沿著滑槽移動，從而驅動支桿移動。該實施例中直線運動機構設置在風洞的外側，即僅動平臺、支桿和模型位于風洞內部，減小了六自由度運動裝置在風洞內占用的空間，因而減小了風洞堵塞度。具體地，直線運動機構可以由直線驅動電機、絲杠和螺母構成，螺母作為動力輸出構件鉸接至支桿的另一端。在一個優選的實施例中，所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置中，所述動平臺7為由一個向后傾斜設置的主桿體12和六個向后伸出的分支構成的爪形結構，六個分支中兩兩為一組，從上到下依次分布，且一組支桿位于相同的高度上，相對于所述主桿體分別向兩側伸出，每個支桿的一端通過一個旋轉副和第一鉸接件連接至每個分支。具體地，主體部分先向后伸出一個共用分支，再本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于風洞試驗的六自由度運動裝置，其特征在于，包括：動平臺；滾轉驅動機構，其設置于所述動平臺上，所述滾轉驅動機構連接至一連接桿，以向所述連接桿施加滾轉驅動力；六個支桿，每個支桿的一端通過一個旋轉副和第一鉸接件連接至所述動平臺；六個直線運動機構，均勻配置在所述動平臺的兩側，每個直線運動機構通過第二鉸接件連接至每個支桿的另一端，以向每個支桿施加沿水平方向運動的驅動力。

【技術特征摘要】
1.一種用于風洞試驗的六自由度運動裝置，其特征在于，包括：動平臺；滾轉驅動機構，其設置于所述動平臺上，所述滾轉驅動機構連接至一連接桿，以向所述連接桿施加滾轉驅動力；六個支桿，每個支桿的一端通過一個旋轉副和第一鉸接件連接至所述動平臺；六個直線運動機構，均勻配置在所述動平臺的兩側，每個直線運動機構通過第二鉸接件連接至每個支桿的另一端，以向每個支桿施加沿水平方向運動的驅動力。2.如權利要求1所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置，其特征在于，還包括：六個滑槽，分別形成在風洞的兩個側壁上；所述六個直線運動機構設置于風洞的外側，每個直線運動機構的動力輸出構件以可沿所述滑槽滑動的方式穿過所述滑槽，通過第二鉸接件鉸接至每個支桿的另一端。3.如權利要求1所述的用于風洞試驗的六自由度運動裝置，其特征在于，所述動平臺為由一個向后傾斜設置的主桿體和六個向后伸出的分支構成的爪形結構，六個分支中兩兩為一組，從上到下依次分布，且一組支桿位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡琛芳，魏忠武，張江，
申請(專利權)人：中國航天空氣動力技術研究院，
類型：新型
國別省市：北京;11