用于空間矢量力加載的六自由度并聯(lián)控制自校回位裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于空間矢量力測(cè)試領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于空間矢量力加載的六自由度 并聯(lián)控制自?；匚谎b置。
【背景技術(shù)】：
[0002] 在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣動(dòng)力測(cè)試領(lǐng)域，空間矢量力（即Ξ個(gè)方向力和Ξ 個(gè)方向力矩)測(cè)量是很重要的一項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容，極大影響著試驗(yàn)件性能。用于空間矢量力測(cè)量 的試驗(yàn)設(shè)備很多，各種形式的風(fēng)桐天平、航空發(fā)動(dòng)機(jī)矢量推力試車臺(tái)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)矢量推力 試車臺(tái)。
[0003] 為了準(zhǔn)確獲取試驗(yàn)件受到的氣動(dòng)矢量力，試驗(yàn)前需要采用校準(zhǔn)裝置對(duì)測(cè)力系統(tǒng)進(jìn) 行校準(zhǔn)標(biāo)定。校準(zhǔn)裝置性能優(yōu)劣，直接影響到測(cè)力系統(tǒng)的校準(zhǔn)精度，最重要的性能標(biāo)準(zhǔn)是校 準(zhǔn)裝置能否正確模擬試驗(yàn)件工作時(shí)的真實(shí)受力情況，即是否實(shí)現(xiàn)空間矢量力的原位加載。
[0004] 目前，風(fēng)桐天平加載裝置較多，大多可模擬飛行器真實(shí)受力情況，主要分為地軸系 和體軸系兩類，校準(zhǔn)方法有單元校準(zhǔn)法和多元校準(zhǔn)法，但存在校準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺 點(diǎn)，且施加的空間矢量力并不能保證在校準(zhǔn)原點(diǎn)。對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)矢量力測(cè) 量系統(tǒng)的加載，采取的是一種近似方法，即在測(cè)力傳感器軸線上分別施加力和力矩，并沒有 在空間矢量力產(chǎn)生的位置進(jìn)行校準(zhǔn)，故其測(cè)力系統(tǒng)精度均不高。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 發(fā)明目的：
[0006] 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)施方便的力加載裝置，用于空間矢量力測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)和加載， 主要包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)桐天平空間矢量力測(cè)試領(lǐng)域及其他空間矢量力加載 校準(zhǔn)的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)空間矢量力原位加載和機(jī)構(gòu)自動(dòng)校準(zhǔn)回位，縮短空間矢量力測(cè)量設(shè)備的 校準(zhǔn)時(shí)間，提高校準(zhǔn)精度和測(cè)量精度。
[0007] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的方案：
[0008] -種用于空間矢量力加載的六自由度并聯(lián)控制自?；匚谎b置，包括加載點(diǎn)（32)、 加載部件(33)、動(dòng)平臺(tái)（1)、定平臺(tái)（4)、第一自?；匚徊考?34)、第二自?；匚徊考?35)、第 Ξ自?；匚徊考?36)、第四自校回位部件(37)、第五自?；匚徊考?38)、第六自?；匚徊考?(39)，其中，動(dòng)平臺(tái)（1)和定平臺(tái)（4)分別為平面結(jié)構(gòu)，定平臺(tái)（4)平面面積大于動(dòng)平臺(tái)（1)， 動(dòng)平臺(tái)（1)和定平臺(tái)（4)之間通過六個(gè)自?；匚徊考B接，連接關(guān)系按照6自由度的并聯(lián) Stewart平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)置，加載部件(33)固定連接在動(dòng)平臺(tái)（1)與定平臺(tái)（1)背離的一面，連接 位置為動(dòng)平臺(tái)與六個(gè)自?；匚徊考B接點(diǎn)的幾何中屯、，加載部件(33)用來將動(dòng)平臺(tái)的力通 過加載點(diǎn)(32)傳遞給被校準(zhǔn)設(shè)備(31)。
[0009] 自?；匚徊考ǖ谝磺蜉^鏈（41)、萬向曉性件（42)、力傳感器（43)、伸縮桿 (44)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(45)和第二球較鏈(46)，其中，萬向曉性件(42)為只傳遞軸向力的彈性元 件，通過第一球較鏈(41)與動(dòng)平臺(tái)（1)連接，萬向曉性件(42)另一端通過力傳感器(43)與伸 縮桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，伸縮桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括伸縮桿(44)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(45)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(45)另一 端通過第二球較鏈(46)與定平臺(tái)（1)連接。
[0010] 關(guān)于技術(shù)效果的描寫：
[0011] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種用于空間矢量力加載的六自由度并聯(lián)控制自校回位裝置，通過 自?；匚徊考牟煌臻g布局，實(shí)現(xiàn)加載力與伸縮桿位移的閉環(huán)控制，達(dá)到空間矢量力精 確加載的目的，適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)桐天平空間矢量力測(cè)試領(lǐng)域，能夠達(dá)到 W下技術(shù)效果：
[0012] 1)力加載范圍：〇~50000daN;
[0013] 2)力矩加載范圍：0~lOOOOdaNm;
[0014] 3)加載方向角：±60° ;
[001引 4)力加載精度:0.!%;
[0016] 5)力矩加載精度:0.2% ;
[0017] 6)角度加載精度：±0.2。；
[001 引 7)分辨率:0.02 %;
[0019] 關(guān)于說明書附圖
[0020] 圖1為6自由度的并聯(lián)Stewad平臺(tái)模型示意圖；
[0021] 圖2為力學(xué)模型示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明中自?；匚徊考慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4a和圖4b為本發(fā)明結(jié)構(gòu)中加載部件的兩種實(shí)施例示意圖；
[0024] 圖5和圖6為本發(fā)明加載原理示意圖；
[0025] 圖7為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 其中，1、動(dòng)平臺(tái)；2、第一伸縮桿;3、第二伸縮桿;4、定平臺(tái)；5、第Ξ伸縮桿;6、第四 伸縮桿;7、第五伸縮桿;8、第六伸縮桿;11、第一動(dòng)較鏈點(diǎn)化;12、第二動(dòng)較鏈點(diǎn)M2; 13、第六動(dòng) 較鏈點(diǎn)Ms; 14、第；動(dòng)較鏈點(diǎn)M3; 15、第四動(dòng)較鏈點(diǎn)M4; 16、第五動(dòng)較鏈點(diǎn)Ms; 17、第；定較鏈點(diǎn) B3; 18、第一定較鏈點(diǎn)Bi; 19、第二定較鏈點(diǎn)B2; 20、第四定較鏈點(diǎn)B4; 21、第五定較鏈點(diǎn)Bs; 22、 第六定較鏈點(diǎn)B6 ; 31、被校準(zhǔn)設(shè)備;32、加載點(diǎn)；33、加載部件;34、第一自?；匚徊考?35、第 二自?；匚徊考?36、第Ξ自?；匚徊考?7、第四自?；匚徊考?；38、第五自?；匚徊考?； 39、第六自?；匚徊考?41、第一球較鏈;42、萬向曉性件;43、力傳感器;44、伸縮桿;45、驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu);46、第二球較鏈;51、加載球較鏈;52、六分力加載桿;53、Ξ分力加載桿；
【具體實(shí)施方式】：
[0027] 本發(fā)明設(shè)計(jì)用于空間矢量力加載的六自由度并聯(lián)控制自?；匚谎b置，主要包括運(yùn) 動(dòng)部件、測(cè)力部件和加載部件。實(shí)施方式整體為：
[0028] 1)根據(jù)被校準(zhǔn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，初步設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)部件的空間尺寸和布局；
[0029] 2)根據(jù)被校準(zhǔn)設(shè)備的測(cè)力范圍，設(shè)計(jì)測(cè)力部件和加載部件；
[0030] 3)運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化；
[0031] 4)測(cè)力部件與加載部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化；
[0032] 5)系統(tǒng)組裝與調(diào)試；
[0033] 6)系統(tǒng)的校準(zhǔn)與修正；
[0034] 具體原理及實(shí)施方式如下：
[0035] 本發(fā)明介紹的用于空間矢量力加載的六自由度并聯(lián)控制自?；匚谎b置，通過對(duì)六 個(gè)運(yùn)動(dòng)組件和六個(gè)測(cè)力組件的空間并聯(lián)布局，實(shí)現(xiàn)空間矢量力的任意精確加載，并實(shí)現(xiàn)加 載裝置的自動(dòng)控制、自動(dòng)校準(zhǔn)和回位，縮短空間矢量力測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)時(shí)間。
[0036] 本發(fā)明設(shè)計(jì)用于空間矢量力加載的六自由度并聯(lián)控制自?；匚谎b置，主要包括運(yùn) 動(dòng)部件、測(cè)力部件和加載部件，適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)桐天平空間矢量力測(cè)試 領(lǐng)域。運(yùn)動(dòng)部件控制裝置空間位置和方向角，并實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)回位功能和加載點(diǎn)位移補(bǔ) 償功能;測(cè)力部件實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)力矢量/力矩矢量的測(cè)量，將校準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果反饋給運(yùn)動(dòng)部件，實(shí) 現(xiàn)力加載與運(yùn)動(dòng)部件位移的閉環(huán)控制;加載部件是保證將測(cè)力部件和運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的校準(zhǔn) 力精確的施加給被校準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)備。
[0037] 1運(yùn)動(dòng)模型
[0038] 本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)模型為6自由度的并聯(lián)Stewart平臺(tái)模型，具體如圖1所示，由動(dòng)平臺(tái) (1)、定平