本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于研究折疊機(jī)翼動(dòng)力學(xué)特征的實(shí)驗(yàn)裝置，屬于Z型折疊機(jī)翼模態(tài)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠模擬可變體飛行器Z型折疊機(jī)翼在折疊展開(kāi)過(guò)程中的振動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

飛行器在設(shè)計(jì)時(shí)，高速飛行和低速飛行對(duì)于飛行器的機(jī)翼展弦比以及機(jī)翼面積等外形設(shè)計(jì)是兩種互相沖突的模式。變體飛行器可通過(guò)機(jī)翼機(jī)身氣動(dòng)外形在飛行狀態(tài)中的自適應(yīng)變化，優(yōu)化自身氣動(dòng)性能，提高飛行器的綜合性能，以解決飛機(jī)在不同飛行環(huán)境和飛行任務(wù)下的設(shè)計(jì)矛盾，該研究是目前航空領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。

Z型折疊翼飛行器是一種經(jīng)典的飛行器變體方案，理論上可以將變體飛行器的概念最優(yōu)化。但由于Z型折疊機(jī)翼在折疊過(guò)程中，其慣性特性和剛度特性會(huì)發(fā)生宏觀改變，進(jìn)而導(dǎo)致其動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較差。因此，對(duì)于其折疊過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性的研究可以為實(shí)際工程提供重要的理論依據(jù)。

現(xiàn)有的折疊機(jī)翼實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛蠖贾挥糜陲L(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)振動(dòng)，忽略了動(dòng)態(tài)過(guò)程的研究，這很大程度上影響了實(shí)驗(yàn)研究的可靠性。本設(shè)計(jì)不僅可以模擬折疊機(jī)翼真實(shí)邊界條件進(jìn)行任意折疊角度下的模態(tài)實(shí)驗(yàn)，也可以通過(guò)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)過(guò)程的振動(dòng)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了填補(bǔ)Z型折疊機(jī)翼在橫向激勵(lì)下的非線性動(dòng)力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)研究，以及盡可能模擬機(jī)翼邊界條件，簡(jiǎn)化真實(shí)機(jī)翼復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型提供了一種用于研究Z型折疊機(jī)翼在折疊過(guò)程的橫向振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置能夠?qū)型折疊機(jī)翼進(jìn)行特定的振動(dòng)以及模態(tài)實(shí)驗(yàn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種折疊機(jī)翼動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置包括固定夾具、輔助系統(tǒng)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由主動(dòng)系統(tǒng)和從動(dòng)系統(tǒng)組成，輔助系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)約束機(jī)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)組成。

固定夾具固定于工作臺(tái)上，輔助系統(tǒng)安裝于固定夾具一側(cè)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與輔助系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件相連接，驅(qū)動(dòng)裝置固定于固定夾具上。

固定夾具的底座(1)上均布有螺紋孔(2)，通過(guò)螺栓連接將固定夾具固定于工作臺(tái)上；底座主體(4)為H型結(jié)構(gòu)，H型結(jié)構(gòu)的左右兩個(gè)底座壁板(5)開(kāi)有相對(duì)稱的布線槽(6)以及通孔(7)，底部焊接排列肋板組(3)用以保證強(qiáng)度，底座(1)上焊接有支座(8)，支座(8)上開(kāi)有銷孔(9)，銷孔(9)與直線伺服電機(jī)(10)通過(guò)銷釘連接固定。

輔助系統(tǒng)由一組互相嵌套的連桿機(jī)構(gòu)組成，懸臂桿(11)用螺栓固定于夾具右側(cè)壁板上，懸臂桿(11)上開(kāi)有直線導(dǎo)軌a(12)，從動(dòng)件(24)上的搖桿(15)通過(guò)下鉸鏈(16)與懸臂桿(11)互相鉸接，搖桿(15)的側(cè)部開(kāi)有螺孔(17)，搖桿加強(qiáng)筋(13)通過(guò)螺孔17與搖桿(15)進(jìn)行連接。桿(18)通過(guò)上鉸鏈(19)與搖桿(15) 鉸接，直線導(dǎo)軌b(20)設(shè)置在直線導(dǎo)軌a(12)的上層，直線導(dǎo)軌 a(12)與直線導(dǎo)軌b(20)的長(zhǎng)度相等，直線導(dǎo)軌b(20)的端部安裝有加強(qiáng)筋(14)。

整體結(jié)構(gòu)的最外側(cè)有斜桿(21)通過(guò)與直線導(dǎo)軌a(12)和直線導(dǎo)軌b(20)連接，形成“全等三角形”的幾何約束，保證懸臂桿(11) 與桿(18)時(shí)刻保持平行。

傳動(dòng)裝置主動(dòng)系統(tǒng)中的直線伺服電機(jī)(10)用圓錐銷a(22)固定在固定夾具上的支座(8)上，電機(jī)動(dòng)子(23)與從動(dòng)件(24)通過(guò)圓錐銷b(25)連接。

傳動(dòng)系統(tǒng)的從動(dòng)機(jī)構(gòu)與輔助系統(tǒng)中從動(dòng)件(24)通過(guò)帶法蘭螺母(26)連接，并且連桿(27)的兩端安裝有微型滾子軸承(28)；通過(guò)微型滾子軸承(28)，連桿(27)能夠在直線導(dǎo)軌a(12)和直線導(dǎo)軌b(20)上來(lái)回滑動(dòng)，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)往復(fù)動(dòng)作時(shí)，搖桿(15)繞著下鉸鏈(16)旋轉(zhuǎn)，桿(18)隨著搖桿(15)末端的上鉸鏈(19) 運(yùn)動(dòng)，并且時(shí)刻保持與懸臂桿(11)平行。

在輔助系統(tǒng)中懸臂桿(11)、搖桿(15)和桿(18)上開(kāi)有數(shù)個(gè)沉頭螺紋孔，通過(guò)沉頭螺釘(29)在表面覆上一層蒙皮(30)，蒙皮 (30)為鋁合金材質(zhì)。

本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是：通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，控制連桿機(jī)構(gòu)尺寸關(guān)系，對(duì)機(jī)構(gòu)各部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)約束，可以很好地達(dá)到要求運(yùn)動(dòng)關(guān)系。在不影響其運(yùn)動(dòng)特性的情況下，減輕了機(jī)構(gòu)重量和加工難度。整個(gè)輔助系統(tǒng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)依靠懸臂桿(11)的支撐作用固定于底座(1) 上，可以模擬飛機(jī)機(jī)翼固定于飛機(jī)機(jī)身時(shí)的懸臂的邊界條件。輔助系統(tǒng)表面的蒙皮(30)模擬飛機(jī)機(jī)翼表面的航空蒙皮。驅(qū)動(dòng)時(shí)采用特定行程的直線伺服系統(tǒng)，利用其承載性能，不僅可以模擬Z型折疊機(jī)翼折疊動(dòng)態(tài)過(guò)程，還可以模擬Z型折疊機(jī)翼固定在任意折疊角度下的靜態(tài)特征。

附圖說(shuō)明

圖1是折疊機(jī)翼動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)裝置的裝配示意圖。

圖2是折疊機(jī)翼動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)部框架的裝配示意圖。

圖3是固定夾具的示意圖。

圖4是輔助系統(tǒng)的裝配示意圖。

圖5是傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖。

圖中：1、底座，2、螺栓孔，3、肋板組，4、底座主體，5、底座壁板，6、布線槽，7、通孔，8、支座，9、銷孔，10、直線伺服電機(jī)，11、懸臂桿，12、直線導(dǎo)軌a，13、搖桿加強(qiáng)筋，14、加強(qiáng)筋， 15、搖桿，16、下鉸鏈，17、螺孔，18、桿，19、上鉸鏈，20、直線導(dǎo)軌b，21、斜桿，22、圓錐銷a，23、電機(jī)動(dòng)子，24、從動(dòng)件， 25、圓錐銷b，26、法蘭盤緊定螺母，27、連桿，28、微型滾子軸承， 29、沉頭螺釘，30、蒙皮。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。

一種折疊機(jī)翼動(dòng)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括專用固定夾具 (圖3)、輔助系統(tǒng)(圖4)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖5)三個(gè)部分。

將底座(1)用六角螺栓固定于激振臺(tái)上，直線伺服電機(jī)通過(guò)圓錐銷a(22)和圓錐銷b(25)兩端分別固定與支座(8)和從動(dòng)件(24) 上，將蒙皮(30)覆于連桿機(jī)構(gòu)表面，使用一系列沉頭螺釘(29) 固定，將機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓連接懸臂桿(11)與底座壁板(5)，使整個(gè)裝置固定于底座上，模擬懸臂的邊界條件。通電驅(qū)動(dòng)直線伺服系統(tǒng)(10)，電機(jī)動(dòng)子(23)進(jìn)行不同速度的進(jìn)給與回收運(yùn)動(dòng)，整個(gè)輔助機(jī)構(gòu)通過(guò)從動(dòng)件(24)和連桿(27)的直線運(yùn)動(dòng)，搖桿(15)繞下鉸鏈(16) 進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，桿(18)因?yàn)樾睏U(21)的約束作用，做一種直線和圓周的耦合運(yùn)動(dòng)，且始終保持水平。

實(shí)施例

底座(1)固定于激振臺(tái)上，直線伺服電機(jī)兩端分別固定與支座 (8)和從動(dòng)件(24)上，將蒙皮(30)覆于連桿機(jī)構(gòu)表面，使用一系列沉頭螺釘(29)固定，將機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓連接懸臂桿(11)與底座壁板(5)，使整個(gè)裝置的輔助系統(tǒng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都固定于底座上。

輔助系統(tǒng)(圖4)中，連桿(27)的兩端安裝有微型滾子軸承(28)；通過(guò)微型滾子軸承(28)，連桿(27)兩端可同時(shí)在直線導(dǎo)軌a(12) 和直線導(dǎo)軌b(20)上來(lái)回滑動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)。為了在保證整個(gè)裝置的強(qiáng)度的同時(shí)最大程度的減輕重量，主要承重的懸臂桿(11)為合金鋼，其余各桿件均為鋁型材。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖5)中直線伺服電機(jī)10采用的型號(hào)為YNT-03，對(duì)應(yīng)的自動(dòng)控制器型號(hào)為YNK-03-W。

本裝置在做振動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要研究機(jī)翼在折疊與展開(kāi)過(guò)程中的橫向振動(dòng)問(wèn)題，將底座(1)固定于激振臺(tái)上，輔助系統(tǒng)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于底座上，通過(guò)控制器控制直線伺服電機(jī)(10)在行程內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，搖桿(15)繞著下鉸鏈(16)旋轉(zhuǎn)，桿(18)隨著搖桿(15) 末端的上鉸鏈(19)運(yùn)動(dòng)，并且同時(shí)保持與懸臂桿(11)平行。整個(gè)裝置就可以模擬折疊機(jī)翼的展開(kāi)與折疊動(dòng)作，并且同時(shí)內(nèi)翼和外翼時(shí)刻保持平行。在裝置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)激振臺(tái)施加初始激勵(lì)，裝置發(fā)生振動(dòng)。

本裝置在做模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要機(jī)翼在不同的角度下保持靜止以研究其不同形狀下的振動(dòng)模態(tài)。將底座(1)固定于激振臺(tái)上，輔助系統(tǒng)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于底座上，通過(guò)控制器控制直線伺服電機(jī)(10)運(yùn)動(dòng)到指定行程，持續(xù)供電，利用伺服系統(tǒng)的承載性能，使得裝置輔助系統(tǒng)可以在任意所需位置保持靜止，使用激振裝置給予一定的初始條件，裝置發(fā)生自由振動(dòng)。