本發(fā)明涉及一種風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)用裝置，具體涉及一種風(fēng)洞流場(chǎng)啟停減震裝置，用于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在流場(chǎng)啟動(dòng)和關(guān)停時(shí)對(duì)模型或天平造成的沖擊荷載的抑制和減震。

背景技術(shù)：

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)指在風(fēng)洞中安置飛行器或其他物體模型，研究氣體流動(dòng)及其與模型的相互作用，以了解實(shí)際飛行器或其他物體的空氣動(dòng)力學(xué)特性的一種空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)方法。其是依據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理，將飛行器或其他物體的模型或?qū)嵨锕潭ㄔ诘孛嫒斯きh(huán)境中，人為制造氣流流過(guò)，以此模擬空中各種復(fù)雜的飛行狀態(tài)，從而獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

隨著我國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)的高速發(fā)展，風(fēng)洞試驗(yàn)不僅在航空和航天工程的研究和發(fā)展中起著重要作用，而且在交通運(yùn)輸、房屋建筑、風(fēng)能利用等領(lǐng)域更是發(fā)揮著不可或缺的作用。為使試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，試驗(yàn)時(shí)的流動(dòng)必須與實(shí)際流動(dòng)狀態(tài)相似，即必須滿足相似律的要求。

目前，風(fēng)洞試驗(yàn)過(guò)程中，風(fēng)洞在啟動(dòng)和停止時(shí)，氣流流場(chǎng)從無(wú)到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)或者從穩(wěn)定狀態(tài)到消失的過(guò)程中，氣流會(huì)對(duì)模型、天平等產(chǎn)生一個(gè)沖擊荷載，使得模型和天平發(fā)生劇烈震動(dòng)。這種震動(dòng)不僅影響試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且會(huì)對(duì)模型和天平的產(chǎn)生破壞，甚至?xí)?dǎo)致模型和天平折斷，威脅到風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的安全性。

由于風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有大量的控制設(shè)備和測(cè)量設(shè)備放置在風(fēng)洞試驗(yàn)段駐室中，占用了大量的空間。所以需要開(kāi)發(fā)一種結(jié)構(gòu)緊湊型的減震裝置放置在風(fēng)洞試驗(yàn)段駐室有限的空間中，實(shí)現(xiàn)在風(fēng)洞啟停瞬間，抑制氣流對(duì)模型造成的沖擊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，而提供一種風(fēng)洞流場(chǎng)啟停減震裝置。該減震裝置具備結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)態(tài)性能好的特點(diǎn)，可在受限空間的風(fēng)洞內(nèi)安裝和使用，能夠很好抑制流場(chǎng)啟動(dòng)和關(guān)停瞬間對(duì)模型、天平造成的沖擊等不利影響，從而提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。該減震裝置特別適合于超聲速風(fēng)洞的流場(chǎng)啟動(dòng)和關(guān)停時(shí)使用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種風(fēng)洞流場(chǎng)啟停減震裝置，所述減震裝置包括平動(dòng)板、連桿、滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、箱體、壁板和滑塊連接件，所述箱體安裝在壁板上方，箱體具有側(cè)面板和上面板，所述伺服電機(jī)固定在箱體的側(cè)面板一端，伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與側(cè)面板另一端的滾珠絲杠進(jìn)行軸連接；所述直線導(dǎo)軌固定在箱體的上面板下部，直線導(dǎo)軌位于滾珠絲杠上方，直線導(dǎo)軌上安裝有滑塊，所述滑塊上固定安裝滑塊連接件，所述滑塊連接件與滾珠絲杠通過(guò)螺母固定連接；所述連桿采用曲柄連桿結(jié)構(gòu)，曲柄連桿的一端與滑塊連接件通過(guò)鉸鏈連接，另一端與平動(dòng)板通過(guò)鉸鏈連接；所述平動(dòng)板與壁板始終保持平行設(shè)置。

本發(fā)明提供的上述減震裝置，可很好地用于風(fēng)洞流場(chǎng)啟停時(shí)的減震，大大減少氣流流場(chǎng)從無(wú)到穩(wěn)定狀態(tài)或者從穩(wěn)定狀態(tài)到消失的過(guò)程中，氣流對(duì)模型或天平造成的沖擊。當(dāng)將該裝置放置于風(fēng)洞中時(shí)，在流場(chǎng)啟動(dòng)建立之前，在天平或模型的上下部均放置該減震裝置，可先手動(dòng)把平動(dòng)板調(diào)整至相應(yīng)工作位置（主要調(diào)節(jié)平動(dòng)板與模型或天平的間距），使上下部的兩塊平動(dòng)板位于天平或模型之間，然后通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)滾珠絲杠上的螺母帶動(dòng)連桿發(fā)生回轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)連桿端部的平動(dòng)板做圓弧運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平動(dòng)板的收板和放板運(yùn)動(dòng)，通過(guò)平動(dòng)板的限制實(shí)現(xiàn)減弱流場(chǎng)啟動(dòng)和關(guān)停時(shí)對(duì)模型或天平造成的沖擊，很好地抑制了流場(chǎng)（特別是超聲速流場(chǎng)）啟動(dòng)和關(guān)停瞬間未穩(wěn)定時(shí)對(duì)模型或天平造成的沖擊荷載，產(chǎn)生了很好的減震效果。

本發(fā)明的減震裝置設(shè)置直線導(dǎo)軌，并在直線導(dǎo)軌上安裝滑塊和滑塊連接件，通過(guò)滑塊連接件與滾珠絲桿上的螺母連接，實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠上的螺母能夠沿著直線導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)，很好地保證了控制平動(dòng)板運(yùn)動(dòng)位置的準(zhǔn)確性和精確性。本發(fā)明的減震裝置不僅具備動(dòng)態(tài)性能好的特點(diǎn)，而且整體結(jié)構(gòu)緊湊，完全能夠在有限的風(fēng)洞中進(jìn)行使用，解決了風(fēng)洞流場(chǎng)對(duì)模型或天平造成的沖擊影響。

本發(fā)明的滾珠絲桿由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)可與外部的控制系統(tǒng)相聯(lián)系或連接，通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從而帶動(dòng)滾珠絲桿進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平動(dòng)板的精準(zhǔn)收板和放板操作。

進(jìn)一步的，所述連桿包括第一連桿、第二連桿和第三連桿，所述第一連桿和第二連桿上端均與箱體通過(guò)鉸鏈連接，下端均與平動(dòng)板通過(guò)鉸鏈連接；所述第三連桿一端與第二連桿的曲柄中部通過(guò)鉸鏈連接，第三連桿另一端與滑塊連接件通過(guò)鉸鏈連接。采用三組曲柄連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠更加方便和精確地控制平動(dòng)板的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置。

進(jìn)一步的，所述減震裝置還包括機(jī)械限位機(jī)構(gòu)，所述機(jī)械限位機(jī)構(gòu)位于滾珠絲杠正下方，并與滾珠絲杠平行設(shè)置，機(jī)械限位機(jī)構(gòu)上安裝擋塊，擋塊可沿機(jī)械限位機(jī)構(gòu)活動(dòng)，所述擋塊以機(jī)械限位機(jī)構(gòu)中的光軸為導(dǎo)軌與機(jī)械限位機(jī)構(gòu)中絲杠連接，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的機(jī)械限位裝置。機(jī)械限位機(jī)構(gòu)能夠很好地對(duì)螺母進(jìn)行限位，使得在控制滾珠絲杠做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)具備更精確的控制效果。

進(jìn)一步的，所述平動(dòng)板位于壁板下方，所述第一連桿和第二連桿貫穿壁板，并與壁板下方的平動(dòng)板連接。平動(dòng)板位于壁板下方，方便控制平動(dòng)板的運(yùn)動(dòng)，且提供足夠的平動(dòng)板運(yùn)動(dòng)空間。

進(jìn)一步的，所述壁板下部設(shè)置用于存放平動(dòng)板的平動(dòng)板收納槽?？蓪⑵絼?dòng)板收放到平動(dòng)板收納槽中，并可最大程度的減小流場(chǎng)建立過(guò)程中減震裝置對(duì)流場(chǎng)的影響。

進(jìn)一步的，所述第二連桿、第三連桿、滾珠絲杠和伺服電機(jī)組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)滾珠絲杠上的螺母帶動(dòng)第二連桿和第三連桿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述平動(dòng)板、第一連桿、第二連桿和箱體組成平行四連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)具有曲柄結(jié)構(gòu)的第一連桿和第二連桿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)平動(dòng)板做圓弧運(yùn)動(dòng)，平動(dòng)板做圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)始終與壁板保持平行。

進(jìn)一步的，所述平動(dòng)板、第一連桿和第二連桿均設(shè)計(jì)成四周倒角結(jié)構(gòu)。采用四周倒角的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在流場(chǎng)中可有效的減小阻力，并起一定的導(dǎo)流作用。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明的減震裝置采用伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可保證平動(dòng)板快速、精準(zhǔn)的移動(dòng)到試驗(yàn)段所需位置；

（2）本發(fā)明采用的曲柄連桿與其他裝置組成了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和平行四連桿機(jī)構(gòu)，能夠在有限空間內(nèi)使平動(dòng)板很好完成圓弧運(yùn)動(dòng)，具備動(dòng)態(tài)性能好的優(yōu)點(diǎn)，且整體結(jié)構(gòu)緊湊，裝置承載力高；

（3）本發(fā)明使平動(dòng)板在圓弧方向上做收板和放板運(yùn)動(dòng)，很好地錯(cuò)開(kāi)了平動(dòng)板與平動(dòng)板收納槽的位置，減弱了槽口位置對(duì)模型處流場(chǎng)的影響。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的減震裝置平動(dòng)板展開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的減震裝置平動(dòng)板收縮結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的減震裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案和要點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，下述實(shí)施例及附圖僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

如圖1-3所示，為本發(fā)明提供的一種風(fēng)洞流場(chǎng)啟停減震裝置，所述減震裝置包括平動(dòng)板1、連桿2（即由第一連桿2-1、第二連桿2-2和第三連桿2-3組成）、滾珠絲杠3、機(jī)械限位機(jī)構(gòu)4、直線導(dǎo)軌5、伺服電機(jī)6、箱體7、壁板8和滑塊連接件9，其中箱體7安裝在壁板8上方，箱體7具有側(cè)面板和上面板，伺服電機(jī)6固定在箱體7的側(cè)面板一端，伺服電機(jī)6通過(guò)聯(lián)軸器與側(cè)面板另一端的滾珠絲杠3進(jìn)行軸連接；直線導(dǎo)軌5固定在箱體7的上面板下部，直線導(dǎo)軌5位于滾珠絲杠3上方，直線導(dǎo)軌5上安裝有滑塊5-1，滑塊5-1上固定安裝滑塊連接件9，滑塊連接件9與滾珠絲杠3通過(guò)螺母3-1固定連接。

連桿2由第一連桿2-1、第二連桿2-2和第三連桿2-3組成，均采用曲柄連桿結(jié)構(gòu)，第一連桿2-1和第二連桿2-2上端均與箱體7通過(guò)鉸鏈連接，下端均與平動(dòng)板1通過(guò)鉸鏈連接；第三連桿2-3一端與第二連桿2-2的曲柄中部通過(guò)鉸鏈連接，第三連桿2-3另一端與滑塊連接件9通過(guò)鉸鏈連接。平動(dòng)板1位于壁板8下方，第一連桿2-1和第二連桿2-2貫穿壁板8，并與壁板8下方的平動(dòng)板1連接，平動(dòng)板1與壁板8保持平行設(shè)置，平動(dòng)板1、第一連桿2-1和第二連桿2-2均設(shè)計(jì)成四周倒角結(jié)構(gòu)，在壁板8下部設(shè)置有用于存放平動(dòng)板1的平動(dòng)板收納槽10。

其中，第二連桿2-2、第三連桿2-3、滾珠絲杠3和伺服電機(jī)6組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，通過(guò)伺服電機(jī)6驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠3做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)滾珠絲杠3上的螺母3-1帶動(dòng)第三連桿2-3和第二連桿2-2做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

其中，平動(dòng)板1、第一連桿2-1、第二連桿2-2和箱體7組成平行四連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)第一連桿2-1和第二連桿2-2做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)平動(dòng)板1做圓弧運(yùn)動(dòng)，平動(dòng)板1做圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)始終與壁板8保持平行。

機(jī)械限位機(jī)構(gòu)4位于滾珠絲杠3正下方，并與滾珠絲杠3平行設(shè)置，機(jī)械限位機(jī)構(gòu)4上安裝擋塊4-1，擋塊4-1以機(jī)械限位機(jī)構(gòu)4中的光軸為導(dǎo)軌與機(jī)械限位機(jī)構(gòu)4中絲杠連接，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的機(jī)械限位裝置，擋塊4-1在螺母3-1發(fā)生移動(dòng)時(shí)可相應(yīng)地沿機(jī)械限位機(jī)構(gòu)4做相同方向的移動(dòng)。

應(yīng)用例1

將本發(fā)明實(shí)施例1中的減震裝置用于超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)前，在風(fēng)洞內(nèi)的天平或模型的上方和下方分別采用一套減震裝置，在風(fēng)洞超聲速流場(chǎng)啟動(dòng)前，先手動(dòng)把平動(dòng)板1調(diào)整至相應(yīng)工作位置（主要調(diào)節(jié)平動(dòng)板與模型之間的間距），使天平或模型位于上、下方的平動(dòng)板1之間，當(dāng)風(fēng)洞啟動(dòng)瞬間，天平或模型由于上、下平動(dòng)板1的限制，只能發(fā)生輕微的震動(dòng)；當(dāng)氣流流場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定后，通過(guò)外部連接的控制系統(tǒng)發(fā)出指令迫使伺服電機(jī)6驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠3做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)連桿2（包括第一連桿2-1、第二連桿2-2和第三連桿2-3）均發(fā)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿2最終帶動(dòng)平動(dòng)板1向壁板8方向做收板動(dòng)作，并將平動(dòng)板1收至平動(dòng)板收納槽10內(nèi)，從而減小減震裝置對(duì)流場(chǎng)的影響，保證天平或模型受到的流場(chǎng)作用力的真實(shí)性和穩(wěn)定性。當(dāng)需要關(guān)停流場(chǎng)前，通過(guò)控制系統(tǒng)發(fā)出指令使伺服電機(jī)6驅(qū)動(dòng)連桿2將平動(dòng)板1投放到相應(yīng)工作位置，然后再關(guān)閉流場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)關(guān)停時(shí)的有效減震，達(dá)到抑制流場(chǎng)關(guān)停時(shí)對(duì)模型造成的沖擊荷載。

經(jīng)過(guò)多次測(cè)試發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的減震裝置用于風(fēng)洞流場(chǎng)試驗(yàn)，與不采用減震裝置相比，模型在流場(chǎng)啟動(dòng)和關(guān)停瞬間所受到的流場(chǎng)沖擊荷載減少了約40%，模型的使用壽命獲得延長(zhǎng)，與未使用減震裝置前相比，模型的使用壽命延長(zhǎng)了1倍以上；風(fēng)洞試驗(yàn)檢測(cè)到的模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率大大提高，進(jìn)行十次檢測(cè)所得數(shù)據(jù)結(jié)果相差不大，而未采用減震裝置時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)浮動(dòng)較大，十次檢測(cè)中的最大值和最小值差別較大，誤差范圍超過(guò)2%。