專利名稱：直升機自動傾斜器球鉸軸承綜合疲勞試驗機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于球鉸軸承疲勞試驗裝置領域，涉及一種直升機自動傾斜器球鉸軸承綜合疲勞試驗機。
背景技術：
目前我國直升機旋翼系統(tǒng)中用的球鉸軸承主要靠進口，旋翼系統(tǒng)球鉸軸承國產(chǎn)化是我國高性能飛行器急待解決的熱點問題，而高效率、高性能疲勞試驗機是其關鍵技術之一。燕山大學在2007年成功研制出第一臺國產(chǎn)球鉸軸承疲勞試驗機，該試驗機是采用傳統(tǒng)的上下機構固接式混聯(lián)，機構體積較大、耗能、結(jié)構、穩(wěn)定性等都有待于提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種體積小、耗能低、穩(wěn)定性好、實際應用強的直升機自動傾斜器球鉸軸承綜合疲勞試驗機。本發(fā)明的目的是由以下方式實現(xiàn)的:本發(fā)明包括支架、底座、內(nèi)環(huán)并聯(lián)機構、外環(huán)并聯(lián)機構、動力傳動機構和控制系統(tǒng)，底座固定在支架上，在底座的同一圓周上等分的設有立柱，在立柱的頂端設有上蓋，在底座和上蓋間設有主軸，且主軸的軸心位于立柱所在圓周的圓心上，內(nèi)環(huán)并聯(lián)機構由內(nèi)環(huán)上平臺、關節(jié)軸承、第一防扭臂、電動助力器構成，內(nèi)環(huán)上平臺為中心套在主軸上的圓形平臺，電動助力器為三個，按圓周等分布置在內(nèi)環(huán)上平臺和底座之間，且電動助力器的兩端通過球鉸分別與內(nèi)環(huán)上平臺和底座連接，在內(nèi)環(huán)上平臺和主軸間安裝關節(jié)軸承，內(nèi)環(huán)上平臺與關節(jié)軸承的外圈連接，關節(jié)軸承的內(nèi)圈與主軸間設有襯套，第一防扭臂的一端固連在底座上，另一端通過球鉸連接內(nèi)環(huán)上平臺的邊緣；外環(huán)并聯(lián)機構由外環(huán)下平臺、第一軸承、第一齒輪、外環(huán)上平臺、第二軸承、可調(diào)式壓力控制器、第二防扭臂構成，外環(huán)上平臺為中部開有通孔的圓臺形平臺，外環(huán)下平臺為中部開有中心孔的圓形平臺，外環(huán)上平臺內(nèi)側(cè)通過第二軸承連接在內(nèi)環(huán)上平臺下部，且第二軸承的內(nèi)圈套在內(nèi)環(huán)上平臺上，外環(huán)下平臺與第一齒輪固定連接在一起，第一齒輪的內(nèi)圈與第一軸承的外圈固定，第一軸承的內(nèi)圈固定在主軸上，可調(diào)式壓力控制器為三個，按圓周等分布置在外環(huán)上平臺和外環(huán)下平臺之間，其兩端通過球鉸分別與外環(huán)上平臺和外環(huán)下平臺連接，第二防扭臂一端固連在外環(huán)下平臺的邊緣，另一端通過球鉸與外環(huán)上平臺的邊緣連接；動力傳動機構包括電機和固定在電機軸上的第二齒輪，電機固定在底座上，第二齒輪與第一齒輪哨合。所述控制系統(tǒng)控制電機的轉(zhuǎn)數(shù)和電動助力器的長度變化；所述電機的轉(zhuǎn)數(shù)在每分鐘O 640轉(zhuǎn)之間變化。本發(fā)明的優(yōu)點是:能夠真實的模擬直升機主旋翼自動傾斜器在各種條件下工作時的運動狀況(速度，加速度)和受力特征(軸向載荷，徑向載荷)，具備能耗低、精度高、高速運動平穩(wěn)性好、操作簡單等特點。其中:三個電動助力器長度的變化促使內(nèi)環(huán)上平臺發(fā)生移動和轉(zhuǎn)動，內(nèi)環(huán)上平臺將其通過軸承傳遞給外環(huán)并聯(lián)機構，從而實現(xiàn)對外環(huán)位姿的控制；外環(huán)并聯(lián)結(jié)構繞主軸旋轉(zhuǎn)，其主要適用于直升機旋翼系統(tǒng)中球鉸軸承以及旋翼支鏈兩端關節(jié)軸承的疲勞測試。在功能上，本發(fā)明滿足了直升旋翼系統(tǒng)運動學要求，可實現(xiàn)對直升機旋翼系統(tǒng)中球鉸軸承，關節(jié)軸承以及雙列角接觸軸承等零件的疲勞試驗測試。試驗機具備繞X軸的轉(zhuǎn)動，繞Y軸的轉(zhuǎn)動以及沿Z軸的移動和繞Z軸轉(zhuǎn)動等四個自由度。能夠?qū)崿F(xiàn)外環(huán)轉(zhuǎn)數(shù)在每分鐘O 690轉(zhuǎn)之間調(diào)節(jié)變速。整個機構的傾角在O 15度之間任意轉(zhuǎn)動。本發(fā)明能夠完全滿足直升機旋翼系統(tǒng)在實際運動過程中各種位姿對結(jié)構的要求，完成對直升機旋翼系統(tǒng)的模擬。


圖1是本發(fā)明的立體示意圖；圖2是圖1A-A向剖面圖。
具體實施例方式圖1和圖2所示的為直升機自動傾斜器球鉸軸承綜合疲勞試驗機結(jié)構圖。本發(fā)明包括支架1、底座3、內(nèi)環(huán)并聯(lián)機構、外環(huán)并聯(lián)機構、動力傳動機構和控制系統(tǒng)20，底座3固定在支架I上，在底座的同一圓周上等分的設有四個立柱9，在立柱9的頂端設有上蓋12，在底座3和上蓋12間設有主軸6，且主軸6的軸心位于四個立柱9所在圓周的圓心上；內(nèi)環(huán)并聯(lián)機構由內(nèi)環(huán)上平臺13、關節(jié)軸承15、第一防扭臂8、電動助力器17構成，內(nèi)環(huán)上平臺13為中心套在主軸上的圓形平臺，電動助力器17為三個，按圓周等分布置在內(nèi)環(huán)上平臺13和底座3之間，且電動助力器17的兩端通過球鉸分別與內(nèi)環(huán)上平臺13和底座3連接，電動助力器17的長度改變控制內(nèi)環(huán)上平臺13圍繞主軸6發(fā)生移動和偏轉(zhuǎn)；在內(nèi)環(huán)上平臺13和主軸6間安裝關節(jié)軸承15，內(nèi)環(huán)上平臺13與關節(jié)軸承15的外圈連接，關節(jié)軸承15的內(nèi)圈與主軸間設有襯套14，使內(nèi)環(huán)上平臺13能夠圍繞關節(jié)軸承15轉(zhuǎn)動和沿著主軸移動。第一防扭臂8的一端固連在底座3上，另一端通過球鉸連接內(nèi)環(huán)上平臺13的邊緣，限制內(nèi)環(huán)上平臺13圍繞主軸6發(fā)生旋轉(zhuǎn)；外環(huán)并聯(lián)機構由外環(huán)下平臺18、第一軸承4、第一齒輪5、外環(huán)上平臺10、第二軸承11、可調(diào)式壓力控制器16、第二防扭臂7構成，外環(huán)上平臺10為中部開有通孔的圓臺形平臺，外環(huán)下平臺18為中部開有中心孔的圓形平臺，外環(huán)上平臺10內(nèi)側(cè)通過第二軸承11連接在內(nèi)環(huán)上平臺13下部，且第二軸承11的內(nèi)圈套在關節(jié)軸承15的外圈上，外環(huán)下平臺18通過第一軸承4連接在主軸6上，可調(diào)式壓力控制器16為氣彈簧，共有三個，按圓周等分布置在外環(huán)上平臺10和外環(huán)下平臺18之間，其兩端通過球鉸分別與外環(huán)上平臺10和外環(huán)下平臺18連接，可調(diào)式壓力控制器16在長度在外環(huán)上下平臺之間位置變化時隨其改變時會產(chǎn)生反向作用力和慣性力從而模擬直升機自動傾斜器在直升機完成各種動作時所承受的載荷；第二防扭臂7 —端固連在外環(huán)下平臺18的邊緣，另一端通過球鉸與外環(huán)上平臺10的邊緣連接，控制外環(huán)上平臺伴隨外環(huán)下平臺一起繞主軸發(fā)生同步轉(zhuǎn)動；在外環(huán)下平臺下部環(huán)繞其中心孔設有第一齒輪5，第一齒輪5的內(nèi)圈與第一軸承4的外圈固定；動力傳動機構包括電機2和固定在電機軸上的第二齒輪19，電機2固定在底座3上，第二齒輪19與第一齒輪5嚙合，第二齒輪19通過第一齒輪5將運動傳遞給外環(huán)并聯(lián)機構，實現(xiàn)外環(huán)并聯(lián)機構的轉(zhuǎn)動。控制系統(tǒng)20 —方面控制電機2轉(zhuǎn)數(shù)在每分鐘O 640轉(zhuǎn)之間變化，另一方面控制三個電動助力器17長度變化。電機2通過嚙合齒輪將運動傳遞給外環(huán)并聯(lián)機構，從而控制外環(huán)并聯(lián)機構繞主軸6轉(zhuǎn)動。三個電動助力器長度的變化促使內(nèi)環(huán)上平臺發(fā)生移動和轉(zhuǎn)動，內(nèi)環(huán)上平臺將其通過軸承傳遞給外環(huán)上平臺，從而實現(xiàn)對并聯(lián)機構位姿的控制。
權利要求
1.一種直升機自動傾斜器球鉸軸承綜合疲勞試驗機，包括支架、底座、內(nèi)環(huán)并聯(lián)機構、外環(huán)并聯(lián)機構、動力傳動機構和控制系統(tǒng)，其特征是:底座固定在支架上，在底座的同一圓周上等分的設有立柱，在立柱的頂端設有上蓋，在底座和上蓋間設有主軸，且主軸的軸心位于立柱所在圓周的圓心上，內(nèi)環(huán)并聯(lián)機構由內(nèi)環(huán)上平臺、關節(jié)軸承、第一防扭臂、電動助力器構成，內(nèi)環(huán)上平臺為中心套在主軸上的圓形平臺，電動助力器為三個，按圓周等分布置在內(nèi)環(huán)上平臺和底座之間，且電動助力器的兩端通過球鉸分別與內(nèi)環(huán)上平臺和底座連接，在內(nèi)環(huán)上平臺和主軸間安裝關節(jié)軸承，內(nèi)環(huán)上平臺與關節(jié)軸承的外圈連接，關節(jié)軸承的內(nèi)圈與主軸間設有襯套，第一防扭臂的一端固連在底座上，另一端通過球鉸連接內(nèi)環(huán)上平臺的邊緣；外環(huán)并聯(lián)機構由外環(huán)下平臺、第一軸承、第一齒輪、外環(huán)上平臺、第二軸承、可調(diào)式壓力控制器、第二防扭臂構成，外環(huán)上平臺為中部開有通孔的圓臺形平臺，外環(huán)下平臺為中部開有中心孔的圓形平臺，外環(huán)上平臺內(nèi)側(cè)通過第二軸承連接在內(nèi)環(huán)上平臺下部，且第二軸承的內(nèi)圈套在內(nèi)環(huán)上平臺上，外環(huán)下平臺與第一齒輪固定連接在一起，第一齒輪的內(nèi)圈與第一軸承的外圈固定，第一軸承的內(nèi)圈固定在主軸上，可調(diào)式壓力控制器為三個，按圓周等分布置在外環(huán)上平臺和外環(huán)下平臺之間，其兩端通過球鉸分別與外環(huán)上平臺和外環(huán)下平臺連接，第二防扭臂一端固連在外環(huán)下平臺的邊緣，另一端通過球鉸與外環(huán)上平臺的邊緣連接；動力傳動機構包括電機和固定在電機軸上的第二齒輪，電機固定在底座上，第二齒輪與第一齒輪哨合。
2.根據(jù)權利要求1所述的直升機自動傾斜器球鉸軸承綜合疲勞試驗機，其特征是:所述電機的轉(zhuǎn)數(shù)在每分鐘O 640轉(zhuǎn)之間變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直升機自動傾斜器球鉸軸承綜合疲勞試驗機，包括支架、底座、內(nèi)環(huán)并聯(lián)機構、外環(huán)并聯(lián)機構、動力傳動機構和控制系統(tǒng)，其特征是底座固定在支架上，在底座的同一圓周上等分的設有立柱，立柱頂端設有上蓋，底座和上蓋間設有主軸，內(nèi)環(huán)并聯(lián)機構由內(nèi)環(huán)上平臺、關節(jié)軸承、第一防扭臂、電動助力器構成；外環(huán)并聯(lián)機構由外環(huán)下平臺、第一軸承、第一齒輪、外環(huán)上平臺、第二軸承、可調(diào)式壓力控制器、第二防扭臂構成；動力傳動機構包括電機和固定在電機軸上的第二齒輪，電機固定在底座上，第二齒輪與第一齒輪嚙合。其優(yōu)點是可實現(xiàn)對直升機旋翼系統(tǒng)中球鉸軸承，關節(jié)軸承以及雙列角接觸軸承等零件的疲勞試驗測試。
文檔編號G01M13/04GK103162963SQ201310047229
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權日2013年2月6日
發(fā)明者郭希娟, 黃天宇, 張大宇 申請人:燕山大學