專利名稱：伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)及其加載方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)及其加載方法，屬于一類起落架試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
起落架收放系統(tǒng)是飛機(jī)的重要組成部分，該系統(tǒng)的工作性能直接影響到飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性和安全性。為改善飛機(jī)飛行中的空氣動(dòng)力，現(xiàn)代飛機(jī)起落架通常設(shè)計(jì)為可收放的，空中飛行時(shí)收起在機(jī)身或機(jī)翼內(nèi)部，起飛、降落時(shí)放下承受地面載荷。再者，現(xiàn)代飛機(jī)空地循環(huán)周期短，壽命期內(nèi)地面運(yùn)動(dòng)距離長(zhǎng)，致使起落架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障較多。因此，在地面對(duì)飛機(jī)進(jìn)行收放功能的驗(yàn)證是飛機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。起落架收放試驗(yàn)是模擬飛機(jī)起飛、著陸的一種動(dòng)力特性試驗(yàn)，通過(guò)收放試驗(yàn)進(jìn)行起落架系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。在起落架收放試驗(yàn)中，氣動(dòng)載荷模擬一直是試驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，關(guān)鍵在于需要隨時(shí)保證模擬載荷方向水平以及載荷大小的精度。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于起落架收放系統(tǒng)的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，普遍采用起落架現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，將起落架置于風(fēng)洞中進(jìn)行試驗(yàn)，波音777飛機(jī)主起落架的收放試驗(yàn)就是在美國(guó)航空航天局艾姆斯研究機(jī)構(gòu)的風(fēng)洞中進(jìn)行的。該方法比較接近實(shí)際飛行中起落架的收放，結(jié)果可靠度高，但試驗(yàn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、耗資大、過(guò)程復(fù)雜，不易在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。國(guó)內(nèi)在研究起落架收放系統(tǒng)時(shí)一般在無(wú)風(fēng)洞條件下進(jìn)行試驗(yàn)，由于起落架在真實(shí)收放過(guò)程中受到的力為一個(gè)分布力系，因此要將分布力系簡(jiǎn)化為一個(gè)或幾個(gè)集中力施加于起落架上，并且需要通過(guò)添加外載荷來(lái)模擬氣動(dòng)載荷，因此在地面試驗(yàn)臺(tái)上準(zhǔn)確模擬起落架收放過(guò)程中的氣動(dòng)載荷對(duì)試驗(yàn)至關(guān)重要。目前模擬起落架收放過(guò)程中的氣動(dòng)載荷主要有直接氣動(dòng)力加載法和主支柱鉸點(diǎn)力矩等效法。王洪憲等在《飛機(jī)起落架收放動(dòng)態(tài)性能研究及試驗(yàn)驗(yàn)證》([J].實(shí)驗(yàn)力學(xué)，2010，(02).) 一文中對(duì)直接氣動(dòng)力加載法進(jìn)行了研究，該方法采用質(zhì)量塊直接加載模擬氣動(dòng)力，用滑軌保證氣動(dòng)力加載方向的水平，用變半徑凸輪保證載荷大小的精度。沈鳳林等在《飛機(jī)液壓起落架電液伺服加載系統(tǒng)的研究》([D].西北工業(yè)大學(xué)，2002.) 一文中對(duì)主支柱鉸點(diǎn)力矩等效法進(jìn)行了研究，該方法采用作動(dòng)筒加載模擬氣動(dòng)力力矩等效，并以電液伺服系統(tǒng)控制載荷的大小。分析國(guó)內(nèi)現(xiàn)有收放試驗(yàn)加載方案的不足之處(a)質(zhì)量塊-凸輪加載方案該方案載荷方向性較好，但有其不足之處第一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，繩索過(guò)多且拉扯線路冗亂，不利于起落架收放；第二，對(duì)于尺寸較大的起落架而言，受空間限制，可能無(wú)法安置質(zhì)量塊加載機(jī)構(gòu)；第三，質(zhì)量塊加載方法的精度不高；第四，在收放過(guò)程中，質(zhì)量塊由于自身慣性力的作用會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)從而產(chǎn)生碰撞，存在安全隱患；第五，設(shè)計(jì)的凸輪形狀唯一，只能對(duì)應(yīng)于一種載荷工況，而且可能在某些工況下無(wú)法設(shè)計(jì)出相對(duì)應(yīng)的凸輪。(b)液壓作動(dòng)筒加載方案該方案載荷模擬的跟蹤性能較好，其不足之處在于對(duì)液壓作動(dòng)筒的要求較高第一，加載作動(dòng)筒的行程有限，可能無(wú)法滿足大尺寸起落架收到所要求的高度；第二，加載作動(dòng)筒的速度比較小，可能無(wú)法滿足起落架收放時(shí)所需要的速度；第三，力矩等效法會(huì)產(chǎn)生附加力，導(dǎo)致收放過(guò)程中受力模型不準(zhǔn)確；第四，需要建一套完備的液壓伺服控制系統(tǒng)，試驗(yàn)成本高、周期長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、加載精確、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用，以及保證模擬載荷始終處于水平方向的伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)及其加載方法。本發(fā)明的技術(shù)方案包括裝夾承載機(jī)構(gòu)、載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)、載荷大小模擬機(jī)構(gòu)；其中裝夾承載機(jī)構(gòu)由固定安裝于試驗(yàn)地面上的試驗(yàn)臺(tái)架，安裝于試驗(yàn)臺(tái)架上的吊板，安裝于吊板下表面用于裝夾起落架主支柱的主支柱夾具、安裝于吊板下表面用于裝夾起落架收放作動(dòng)筒的收放作動(dòng)筒夾具組成；其中載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)包括安裝于試驗(yàn)地面上的支撐架、 安裝于支撐架上的滾珠絲桿和垂直導(dǎo)軌，還包括安裝于支撐架下部且輸出軸與滾珠絲桿下端相連的豎直伺服電機(jī)，還包括通過(guò)升降螺母安裝于垂直滾珠絲桿上，同時(shí)通過(guò)法蘭軸承安裝于垂直導(dǎo)軌上的升降臺(tái)；其中載荷大小模擬機(jī)構(gòu)包括與支撐架相對(duì)固定的固定臺(tái)、安裝于固定臺(tái)上的水平伺服電機(jī)、安裝于水平伺服電機(jī)輸出軸的減速器、安裝于減速器上的圓盤，還包括固定于起落架加載點(diǎn)處的加載板，加載板上安裝有定滑輪，還包括安裝于上述升降臺(tái)上的轉(zhuǎn)向滑輪，還包括一端固定于所述圓盤另一端繞過(guò)所述轉(zhuǎn)向滑輪并固定于所述定滑輪上的鋼絲繩。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括上述伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的加載方法，其過(guò)程如下(a)、設(shè)起落架的加載點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的距離為L(zhǎng)，起落架轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ，水平伺服電機(jī)需要繞過(guò)的鋼絲繩的長(zhǎng)度為AL，鋼絲繩在某時(shí)刻的微變形為Δ1; (b)、在起落架收起過(guò)程中，利用載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)保證轉(zhuǎn)向滑輪與定滑輪之間的鋼絲繩保持水平；(C)、由于鋼絲繩在某時(shí)刻的微變形Δ1為水平伺服電機(jī)需要繞過(guò)的鋼絲繩的長(zhǎng)度AL的幾千萬(wàn)分之一，因而在確定水平伺服電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)多少鋼絲繩的長(zhǎng)度的時(shí)候忽略△ 1對(duì)其的影響；起落架收起過(guò)程設(shè)收起過(guò)程中，起落架完全放下位置為0度； AL = Lsine-L(l-cose);當(dāng)0°彡θ°彡45 °時(shí)，水平伺服電機(jī)釋放鋼絲繩；當(dāng) 45° < θ <90°時(shí)，水平伺服電機(jī)收進(jìn)鋼絲繩；起落架放下過(guò)程設(shè)放下過(guò)程中，起落架完全收起位置為0度；AL = Lsin θ-L(1-C0S θ );當(dāng)0°彡θ °彡45°時(shí)，水平伺服電機(jī)收進(jìn)鋼絲繩；當(dāng)45° < θ <90°時(shí)，水平伺服電機(jī)釋放鋼絲繩；(d)、提前設(shè)定起落架收放過(guò)程中相應(yīng)時(shí)刻所需要的加載載荷，在加載點(diǎn)附近的鋼絲繩上安裝載荷傳感器用于測(cè)量對(duì)應(yīng)時(shí)刻下鋼絲繩上的載荷，并實(shí)時(shí)反饋給水平伺服電機(jī)以保證鋼絲繩的微位移Δ1，從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的加載力；同時(shí)，載荷傳感器測(cè)量出的對(duì)應(yīng)時(shí)刻下鋼絲繩上的載荷實(shí)時(shí)反饋給豎直伺服電機(jī)以保證升降臺(tái)的上下位移，從而保證載荷方向水平。本發(fā)明的原理在于以固定安裝于試驗(yàn)地面上的試驗(yàn)臺(tái)架、安裝于試驗(yàn)臺(tái)架上的吊板、吊板下表面安裝有用于裝夾起落架主支柱的主支柱夾具和裝夾起落架收放作動(dòng)筒的收放作動(dòng)筒夾具，構(gòu)成收放試驗(yàn)中的裝夾承載機(jī)構(gòu)，可以使起落架懸空實(shí)現(xiàn)收放；以固定安裝于試驗(yàn)地面上的支撐架、安裝于支撐架上的滾珠絲桿、連接于滾珠絲桿下端的豎直伺服電機(jī)、安裝于滾珠絲桿和垂直導(dǎo)軌上的升降臺(tái)，構(gòu)成載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制豎直伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制升降臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)，從而保證橫向鋼絲繩始終處于水平方向，實(shí)現(xiàn)起落架收放過(guò)程中模擬載荷方向始終保持水平，滿足與實(shí)際收放情況一致；以安裝于滾珠絲桿上端且相對(duì)于支撐架固定的固定臺(tái)、固定安裝于固定臺(tái)上的減速器、安裝于減速器一端的水平伺服電機(jī)、安裝于減速器輸出端的圓盤、一端固定于圓盤上的鋼絲繩、固定于起落架加載點(diǎn)處的加載板、固定于加載板上連接鋼絲繩另一端的定滑輪、安裝于所述升降臺(tái)上的轉(zhuǎn)向滑輪，構(gòu)成載荷大小模擬機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制水平伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制鋼絲繩上的載荷，此載荷大小由載荷傳感器實(shí)時(shí)測(cè)出并反饋，可以精確地模擬收放過(guò)程中載荷的大小。本發(fā)明的有益效果1、采用伺服電機(jī)控制載荷的方向和大小，相比較傳統(tǒng)的液壓作動(dòng)筒加載方案，響應(yīng)速度快，加載精度高，安全性能好。2、采用豎直伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而升降臺(tái)會(huì)上下運(yùn)動(dòng)以保證橫向鋼絲繩水平，使鋼絲繩的水平方向伸長(zhǎng)(縮短)量與豎直方向縮短(伸長(zhǎng))量在收起(放下) 的單一過(guò)程中不斷抵消，減少了圓盤需要繞過(guò)的鋼絲繩長(zhǎng)度，避免了鋼絲繩繞圈產(chǎn)生摩擦的問(wèn)題，提高了加載精度。由于圓盤上需要繞過(guò)的鋼絲繩長(zhǎng)度減少，則可以設(shè)計(jì)半徑更小的圓盤，提高在同樣電機(jī)輸出功率情況下的載荷大小。3、將水平伺服電機(jī)安裝在固定臺(tái)上，減輕了升降臺(tái)的負(fù)重，降低了對(duì)豎直伺服電機(jī)的功率要求，減少成本。同時(shí)，將水平伺服電機(jī)安裝在固定臺(tái)而不是升降臺(tái)上，水平伺服電機(jī)就無(wú)需跟隨運(yùn)動(dòng)，大大降低了電機(jī)的振蕩程度，提高加載精度，同時(shí)也更加方便了電機(jī)電源線與數(shù)據(jù)線的布置，增強(qiáng)安全性與可靠性。如果上述滾珠絲桿為1根，垂直導(dǎo)軌為2根且分別位于所述滾珠絲桿的外側(cè)，形成穩(wěn)定三角形形式，則不僅保證了升降臺(tái)水平，而且能夠防止升降臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)卡滯。如果上述垂直導(dǎo)軌底部套有對(duì)升降臺(tái)起緩沖作用的彈簧，則可以在升降臺(tái)下落時(shí)起緩沖作用，削弱振蕩程度。如果上述載荷大小模擬機(jī)構(gòu)為相同的兩套，且對(duì)稱安裝于升降臺(tái)和固定臺(tái)上，則保證了對(duì)稱于起落架兩側(cè)的鋼絲繩上的拉力不會(huì)對(duì)起落架產(chǎn)生扭矩影響，而且每側(cè)鋼絲繩上的拉力只需總載荷值的一半，則可以降低對(duì)水平伺服電機(jī)的功率要求，減少成本。如果上述固定臺(tái)一側(cè)伸長(zhǎng)至試驗(yàn)臺(tái)架并與其固定，則降低了支撐架上整體機(jī)構(gòu)的振蕩，提高加載精度與安全性。


圖1是完整的伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是起落架安裝于試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是該收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)的加載機(jī)構(gòu)示意圖；圖4是圖2的主視圖；圖5是圖2的左視圖；圖6是圖2的俯視圖；圖7是收起過(guò)程的加載方法原理圖；箭頭方向代表起落架收起方向；圖8是放下過(guò)程的加載方法原理圖；箭頭方向代表起落架放下方向；圖中標(biāo)號(hào)名稱1、試驗(yàn)臺(tái)架，2、支撐架，3、地腳螺栓，4、吊板，5、主支柱夾具，6、收
6放作動(dòng)筒夾具，7、起落架，8、定滑輪，9、加載板，10、水平伺服電機(jī)，11、減速器，12、圓盤，13、 鋼絲繩，14、固定臺(tái)，15、垂直導(dǎo)軌，16、滾珠絲桿，17、轉(zhuǎn)向滑輪，18、轉(zhuǎn)向滑輪支座，19、升降臺(tái)，20、法蘭盤，21、升降螺母，22、法蘭軸承，23、彈簧，24、垂直導(dǎo)軌支座，25、豎直伺服電機(jī)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)及其加載方法包括固定安裝于試驗(yàn)地面上的試驗(yàn)臺(tái)架1，安裝于試驗(yàn)臺(tái)架1上的吊板4，吊板4 下表面安裝有用于裝夾起落架7的主支柱夾具5和收放作動(dòng)筒夾具6，構(gòu)成裝夾承載機(jī)構(gòu)； 還包括固定安裝于試驗(yàn)地面上的支撐架2，安裝于支撐架2上的滾珠絲桿16，滾珠絲桿16 的下端與豎直伺服電機(jī)25輸出軸連接，安裝于滾珠絲桿16和垂直導(dǎo)軌15上隨動(dòng)的升降臺(tái) 19，構(gòu)成載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)；還包括安裝于滾珠絲桿16上端且相對(duì)于支撐架固定的固定臺(tái) 14，固定安裝于固定臺(tái)14上的減速器11，安裝于減速器11 一端的水平伺服電機(jī)10，安裝于減速器11輸出端的圓盤12，固定安裝于升降臺(tái)19上的轉(zhuǎn)向滑輪17，支撐轉(zhuǎn)向滑輪17的轉(zhuǎn)向滑輪支座18，固定安裝于起落架7加載點(diǎn)處的加載板9，一端固定于圓盤12上的鋼絲繩 13，鋼絲繩I3另一端連到固定安裝于加載板9上的定滑輪8處，構(gòu)成載荷大小模擬機(jī)構(gòu)。對(duì)于一般起落架而言，主要機(jī)構(gòu)包括主支柱、緩沖活塞桿、側(cè)撐桿、收放作動(dòng)筒、解鎖作動(dòng)筒、上/下位鎖、扭力臂、機(jī)輪。本發(fā)明的試驗(yàn)機(jī)構(gòu)中，起落架7的主支柱的上端安裝于主支柱夾具5上，起落架7 的收放作動(dòng)筒的一端安裝于收放作動(dòng)筒夾具6上，起落架7的加載點(diǎn)處固定安裝了加載板 9，加載板9兩側(cè)對(duì)稱固定安裝了定滑輪8，用于連接鋼絲繩13以保證加載載荷對(duì)稱；固定臺(tái)14與試驗(yàn)臺(tái)架1焊接為一體，避免試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)抖動(dòng)影響試驗(yàn)精度；支撐架2下端安裝有地腳螺栓3，保證支撐架2與地面固定且處于水平狀態(tài)；垂直導(dǎo)軌15下端安裝有彈簧 23，在試驗(yàn)中起緩沖作用，減小振動(dòng)。伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)及其加載方法如附圖1-附圖8所示。這里將說(shuō)明該試驗(yàn)的工作原理。結(jié)合圖3、圖7說(shuō)明起落架的收起過(guò)程，試驗(yàn)系統(tǒng)的工作過(guò)程如下1、試驗(yàn)開(kāi)始前，起落架7處于放下鎖定狀態(tài)，調(diào)整升降臺(tái)19的高度使橫向鋼絲繩 13處于水平拉直。當(dāng)起落架7收到“收起”命令時(shí)，解鎖作動(dòng)筒解鎖，收放作動(dòng)筒推動(dòng)起落架7向上收起，當(dāng)收起到某個(gè)角度時(shí)，角度傳感器測(cè)出角度，并傳到伺服電機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)水平伺服電機(jī)10和豎直伺服電機(jī)25分別以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。2、與此同時(shí)，一旦豎直伺服電機(jī)25轉(zhuǎn)動(dòng)，豎直伺服電機(jī)25的輸出軸則帶動(dòng)滾珠絲桿16轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝于滾珠絲桿16上的升降螺母21隨滾珠絲桿16的轉(zhuǎn)動(dòng)而豎直運(yùn)動(dòng)，從而固定安裝于升降螺母21上的升降臺(tái)19也作豎直運(yùn)動(dòng)，且使得鋼絲繩13保持水平。3、與此同時(shí)，一旦水平伺服電機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)，固定安裝于固定臺(tái)14上且一端安裝了水平伺服電機(jī)10的減速器11工作，安裝于減速器11輸出端的圓盤12轉(zhuǎn)動(dòng)并拉動(dòng)鋼絲繩13 運(yùn)動(dòng)。當(dāng)起落架7從放下位置解鎖并開(kāi)始收起時(shí)，起落架7拉動(dòng)鋼絲繩13運(yùn)動(dòng)，橫向鋼絲繩13伸長(zhǎng)，其值為L(zhǎng)sin θ，同時(shí)升降臺(tái)19上升以保證橫向鋼絲繩13始終水平，導(dǎo)致豎直方向的鋼絲繩13縮短，其值為L(zhǎng)(1-C0S θ )。此時(shí)水平伺服電機(jī)10需要轉(zhuǎn)過(guò)的鋼絲繩13的長(zhǎng)度為
AL = Lsin θ -L(l_cos θ ) = L(sin θ +cos θ -1)當(dāng)0° ( θ彡45°時(shí)，AL不斷變大，說(shuō)明水平伺服電機(jī)10需要釋放的鋼絲繩13的長(zhǎng)度變大，且水平伺服電機(jī)10實(shí)際需要正轉(zhuǎn)釋放鋼絲繩13;當(dāng)θ達(dá)到45° 時(shí)，AL達(dá)到最大，即水平伺服電機(jī)10需要釋放的鋼絲繩13的長(zhǎng)度達(dá)到最大值，為
=(V^-I)Z = 0.4141;當(dāng)45°彡θ彡90°時(shí)，AL不斷變小，說(shuō)明水平伺服電機(jī)10需要釋
放的鋼絲繩13的長(zhǎng)度變小，即此時(shí)水平伺服電機(jī)10實(shí)際需要反轉(zhuǎn)收進(jìn)一定長(zhǎng)度的鋼絲繩 13。從收起的整個(gè)過(guò)程來(lái)看，水平伺服電機(jī)10是先正轉(zhuǎn)，再反轉(zhuǎn)。另外，Δ1是通過(guò)鋼絲繩 13上的載荷傳感器測(cè)量的載荷值與理論需要加載的載荷比較來(lái)保證的，并不反映在水平伺服電機(jī)10需要繞過(guò)的鋼絲繩13的長(zhǎng)度上。(注其中θ是從放下?tīng)顟B(tài)收起到某時(shí)刻轉(zhuǎn)過(guò)的角度；水平伺服電機(jī)10需要釋放的鋼絲繩13的長(zhǎng)度是相對(duì)于起落架7從放下位置收起到某時(shí)刻位置而言。)4、當(dāng)起落架7收到最大角度時(shí)，收放作動(dòng)筒停止運(yùn)動(dòng)，起落架7的上位鎖上鎖，此時(shí)水平伺服電機(jī)10和豎直伺服電機(jī)25停止轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)合圖3、圖8說(shuō)明起落架的放下過(guò)程，試驗(yàn)系統(tǒng)的工作過(guò)程如下1、當(dāng)起落架7收到“放下”命令時(shí)，上位鎖解鎖，收放作動(dòng)筒推動(dòng)起落架7向下放。 當(dāng)放下到某個(gè)角度時(shí)，角度傳感器測(cè)出角度，并傳到伺服電機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)水平伺服電機(jī)10 和豎直伺服電機(jī)25分別以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。2、與此同時(shí)，一旦豎直伺服電機(jī)25轉(zhuǎn)動(dòng)，豎直伺服電機(jī)25的輸出軸則帶動(dòng)滾珠絲桿16轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝于滾珠絲桿16上的升降螺母21隨滾珠絲桿16的轉(zhuǎn)動(dòng)而豎直運(yùn)動(dòng)，從而固定安裝于升降螺母21上的升降臺(tái)19也作豎直運(yùn)動(dòng)，且使得鋼絲繩13保持水平。3、與此同時(shí)，一旦水平伺服電機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)，固定安裝于固定臺(tái)14上且一端安裝了水平伺服電機(jī)10的減速器11工作，安裝于減速器11輸出端的圓盤12轉(zhuǎn)動(dòng)并拉動(dòng)鋼絲繩13 運(yùn)動(dòng)。當(dāng)起落架7從收上位置解鎖并開(kāi)始放下時(shí)，要使得鋼絲繩13不處于松弛狀態(tài)，橫向鋼絲繩13需要收縮，其值為L(zhǎng)(1-C0S θ )，同時(shí)升降臺(tái)19下降以保證橫向鋼絲繩13始終水平拉緊，導(dǎo)致豎直方向的鋼絲繩13伸長(zhǎng)，其值為L(zhǎng)sine。此時(shí)水平伺服電機(jī)10需要轉(zhuǎn)過(guò)的鋼絲繩13的長(zhǎng)度為AL = Lsin θ -L(l_cos θ ) = L(sin θ +cos θ -1)當(dāng)0°彡θ彡45°時(shí)，AL不斷變大，說(shuō)明水平伺服電機(jī)10需要收進(jìn)的鋼絲繩13的長(zhǎng)度變大，且水平伺服電機(jī)10實(shí)際需要反轉(zhuǎn)收進(jìn)鋼絲繩13;當(dāng)θ達(dá)到45° 時(shí)，AL達(dá)到最大，即水平伺服電機(jī)10需要收進(jìn)的鋼絲繩13的長(zhǎng)度達(dá)到最大值，為
=(V^-I)Z = 0.4141;當(dāng)45°彡θ彡90°時(shí)，Δ L不斷變小，說(shuō)明水平伺服電機(jī)10需要
收進(jìn)的鋼絲繩13的長(zhǎng)度變小，即此時(shí)水平伺服電機(jī)10實(shí)際需要正轉(zhuǎn)釋放一定長(zhǎng)度的鋼絲繩13。從放下的整個(gè)過(guò)程來(lái)看，水平伺服電機(jī)10是先反轉(zhuǎn)，再正轉(zhuǎn)。同樣的，Δ1是通過(guò)鋼絲繩13上的載荷傳感器測(cè)量的載荷值與理論需要加載的載荷比較來(lái)保證的，并不反映在水平伺服電機(jī)10需要繞過(guò)的鋼絲繩13的長(zhǎng)度上。(注其中θ是從收起狀態(tài)放下到某時(shí)刻轉(zhuǎn)過(guò)的角度；水平伺服電機(jī)10需要收進(jìn)的鋼絲繩13的長(zhǎng)度是相對(duì)于起落架7從收起位置放下到某時(shí)刻位置而言。)4、當(dāng)起落架7放到最大角度時(shí)，收放作動(dòng)筒停止運(yùn)動(dòng)，起落架7下位鎖上鎖，此時(shí)水平伺服電機(jī)10和豎直伺服電機(jī)25停止轉(zhuǎn)動(dòng)。至此，該收放試驗(yàn)的一個(gè)循環(huán)結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)，其特征在于 包括裝夾承載機(jī)構(gòu)、載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)、載荷大小模擬機(jī)構(gòu)；其中裝夾承載機(jī)構(gòu)由固定安裝于試驗(yàn)地面上的試驗(yàn)臺(tái)架(1)，安裝于試驗(yàn)臺(tái)架上的吊板G)，安裝于吊板下表面用于裝夾起落架主支柱的主支柱夾具(5)、安裝于吊板下表面用于裝夾起落架收放作動(dòng)筒的收放作動(dòng)筒夾具(6)組成；其中載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)包括安裝于試驗(yàn)地面上的支撐架O)、安裝于支撐架(2)上的滾珠絲桿(16)和垂直導(dǎo)軌(15)，還包括安裝于支撐架下部且輸出軸與滾珠絲桿下端相連的豎直伺服電機(jī)(25)，還包括通過(guò)升降螺母安裝于垂直滾珠絲桿(16)上，同時(shí)通過(guò)法蘭軸承02)安裝于垂直導(dǎo)軌(15)上的升降臺(tái)(19)；其中載荷大小模擬機(jī)構(gòu)包括與支撐架(2)相對(duì)固定的固定臺(tái)(14)、安裝于固定臺(tái)上的水平伺服電機(jī)(10)、安裝于水平伺服電機(jī)輸出軸的減速器(11)、安裝于減速器上的圓盤(12)，還包括固定于起落架加載點(diǎn)處的加載板(9)，加載板(9)上安裝有定滑輪(8)，還包括安裝于上述升降臺(tái)上的轉(zhuǎn)向滑輪(17)，還包括一端固定于所述圓盤(12)另一端繞過(guò)所述轉(zhuǎn)向滑輪(17)并固定于所述定滑輪(8)上的鋼絲繩(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)，其特征在于上述滾珠絲桿(16)為1根，垂直導(dǎo)軌(1 為2根且分別位于所述滾珠絲桿(16)的外側(cè)，形成穩(wěn)定三角形形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)，其特征在于上述垂直導(dǎo)軌(15)底部套有對(duì)升降臺(tái)起緩沖作用的彈簧03)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)，其特征在于上述載荷大小模擬機(jī)構(gòu)為相同的兩套，且對(duì)稱安裝于升降臺(tái)(19)和固定臺(tái)(14)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)，其特征在于上述固定臺(tái)(14) 一側(cè)伸長(zhǎng)至試驗(yàn)臺(tái)架(1)并與其固定。
6.利用權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的加載方法，其特征在于包括以下過(guò)程(a)、設(shè)起落架(7)的加載點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的距離為L(zhǎng)，起落架(7)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ，水平伺服電機(jī)(10)需要繞過(guò)的鋼絲繩(13)的長(zhǎng)度為AL，鋼絲繩(13)在某時(shí)刻的微變形為Δ1 ；(b)、在起落架(7)收起過(guò)程中，利用載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)保證轉(zhuǎn)向滑輪(17)與定滑輪 ⑶之間的鋼絲繩(13)保持水平；(C)、由于鋼絲繩(13)在某時(shí)刻的微變形Δ1為水平伺服電機(jī)(10)需要繞過(guò)的鋼絲繩(13)的長(zhǎng)度AL的幾千萬(wàn)分之一，因而在確定水平伺服電機(jī)(10)轉(zhuǎn)過(guò)多少鋼絲繩(13)的長(zhǎng)度的時(shí)候忽略Δ1對(duì)其的影響；起落架收起過(guò)程設(shè)收起過(guò)程中，起落架(7)完全放下位置為O度； AL = Lsin θ -L(l_cos θ )；當(dāng)0°≤θ °≤45°時(shí)，水平伺服電機(jī)(10)釋放鋼絲繩(13)； 當(dāng)45°≤θ <90°時(shí)，水平伺服電機(jī)(10)收進(jìn)鋼絲繩(13)； 起落架放下過(guò)程設(shè)放下過(guò)程中，起落架(7)完全收起位置為0度；△L = Lsin θ -L(l_cos θ )；當(dāng)0°≤θ °45°時(shí)，水平伺服電機(jī)(10)收進(jìn)鋼絲繩(13)； 當(dāng)45°≤θ ≤90°時(shí)，水平伺服電機(jī)(10)釋放鋼絲繩(13)； (d)、提前設(shè)定起落架(7)收放過(guò)程中相應(yīng)時(shí)刻所需要的加載載荷，在加載點(diǎn)附近的鋼絲繩(13)上安裝載荷傳感器用于測(cè)量對(duì)應(yīng)時(shí)刻下鋼絲繩(13)上的載荷，并實(shí)時(shí)反饋給水平伺服電機(jī)(10)以保證鋼絲繩的微位移Δ1，從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的加載力；同時(shí)，載荷傳感器測(cè)量出的對(duì)應(yīng)時(shí)刻下鋼絲繩(13)上的載荷實(shí)時(shí)反饋給豎直伺服電機(jī)05)以保證升降臺(tái)(19) 的上下位移，從而保證載荷方向水平。
全文摘要
一種伺服電機(jī)式起落架收放隨動(dòng)加載系統(tǒng)及其加載方法，屬于一類起落架試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。它主要包括試驗(yàn)臺(tái)架(1)、吊板(4)、主支柱夾具(5)、收放作動(dòng)筒夾具(6)，構(gòu)成裝夾承載機(jī)構(gòu)；還包括支撐架(2)、豎直伺服電機(jī)(25)、滾珠絲桿(16)、升降臺(tái)(19)，構(gòu)成載荷方向跟隨機(jī)構(gòu)；還包括固定臺(tái)(14)、水平伺服電機(jī)(10)、減速器(11)、圓盤(12)、鋼絲繩(13)、轉(zhuǎn)向滑輪(17)、轉(zhuǎn)向滑輪支座(18)、加載板(9)、定滑輪(8)，構(gòu)成載荷大小模擬機(jī)構(gòu)。該發(fā)明解決了收放過(guò)程中載荷不對(duì)稱的難題，保證了載荷加載方向始終水平，提高了試驗(yàn)精度，增強(qiáng)了試驗(yàn)可靠性。
文檔編號(hào)B64F5/00GK102556363SQ201110430890
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者張明, 杜楠楠, 樊蕊, 聶宏, 魏小輝 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)