[实用新型]一种风洞天平姿态控制装置

说明书

本实用新型涉及风洞天平校准技术领域，具体公开了一种风洞天平姿态控制装置。一种风洞天平姿态控制装置，该装置包括底座、俯仰机构以及滚转机构，其中，在俯仰机构中间一体化设置有滚转机构，俯仰机构两端通过旋转轴设置在底座上，使俯仰机构及滚转机构同步沿着旋转轴运动一定角度；所述的滚转机构可以在垂直于俯仰机构旋转轴线的方向上旋转一定角度。该装置采用双扇叶结构俯仰机构，以及滚转机构位于俯仰机构内部的一体式布局，极大的增强了风洞天平姿态控制装置的法向刚度，使其不仅能够应用于箔式应变计风洞天平，半导体应变计风洞天平，也能应用于压电风洞天平；同时，俯仰机构重心始终靠近驱动端，保证俯仰运动平稳均匀。

技术领域

本发明属于风洞天平校准技术领域，具体涉及一种风洞天平姿态控制装置。

背景技术

风洞天平校准是风洞天平应用的主要环节之一，其目的是通过风洞天平校准得到风洞天平输入输出之间的关系矩阵。在风洞天平实际使用时，通过校准得到的风洞天平输入输出之间的关系矩阵、风洞天平输出，才能反算得到风洞天平的输入，即有效的气动力载荷。风洞天平的校准过程是一个模拟风洞天平使用状态的过程，风洞天平校准时，校准设备给风洞天平施加精确的设计载荷，通过数据采集仪器采集得到风洞天平的输出，从而进行风洞天平输入输出关系矩阵的计算。风洞天平的校准设备有诸多种类，不同的种类各具优势，其中单矢量多元校准设备由于具有设备结构及控制简单、可靠性高、研制成本低等特点，被我部采用。单矢量多元校准设备通过改变风洞天平与砝码载荷的相对位置，实现设计载荷在风洞天平上的加载。由于砝码载荷是砝码质量所产生的重力，其方向始终保持铅垂不变，单矢量多元校准设备通过改变风洞天平俯仰角度、滚转角度，从而实现砝码载荷向风洞天平轴向力、法向力、侧向力的分解，同时，通过改变砝码载荷作用点与风洞天平校准中心的相对距离，实现风洞天平俯仰力矩、偏航力矩、滚转力矩的施加。改变风洞天平姿态是单矢量多元校准设备的主要功能，其结构形式主要包括多轴联动型、转台型等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风洞天平姿态控制装置，解决在较大刚度条件下，改变并控制风洞天平俯仰角度、滚转角度，使得砝码载荷在风洞天平轴向力、法向力和侧向力方向上精确分解，实现风洞天平的校准。

本发明的技术方案如下：一种风洞天平姿态控制装置，该装置包括底座、俯仰机构以及滚转机构，其中，在俯仰机构中间一体化设置有滚转机构，俯仰机构两端通过旋转轴设置在底座上，俯仰仰机构及滚转机构同步沿着旋转轴运动一定角度；所述的滚转机构可以在垂直于俯仰机构旋转轴线的方向上旋转一定角度。

所述的俯仰机构为双扇叶结构，并在所述的双扇叶之间设置有滚转机构并形成整体结构；所述的俯仰机构中双扇叶的中心端通过旋转轴承固定在底座上端面的两个支撑臂上，使仰机构和滚转机构沿着双扇叶的中心轴转动。

所述的双扇叶的圆弧端面上设有高精度的弧形齿条，其与设在底座上的驱动齿轮匹配啮合；所述的驱动齿轮通过联轴器与伺服电机A相连接，通过联轴器及驱动齿轮同步驱动俯仰机构中的双扇叶同步运动。

所述的底座上设有俯仰锁紧机构，所述的俯仰锁紧机构设置在俯仰机构双扇叶的两侧，所述的俯仰锁紧机构通过液压和弹簧，实现对双扇叶结构的均匀夹紧。

所述的滚转机构包括中空蜗杆及伺服电机B，其中，中空蜗杆设置在双扇叶结构之间的滚转机构壳体上，并利用伺服电机B驱动中空蜗杆旋转；所述的伺服电机B中设有编码器，可以测量获得中空蜗杆的旋转角度。

所述的滚转机构还包括滚转锁紧机构，所述的滚转锁紧机构设置在底座上，其为环形结构，并套在中空蜗杆上，并利用液压和弹簧，实现对中空蜗杆的抱闸及松开；所述的滚转锁紧机构的轴线与中空蜗杆的轴线重合。

所述的滚转机构中的中空蜗杆前端或后端均可设置风洞天平，所述的风洞天平通过风洞天平安装座安装在中空蜗杆的前端或后端，其中，较短的风洞天平可设置在中空蜗杆的前端，长度较长的风洞天平穿过中空蜗杆后安装在其后端。