一种基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置，其特征在于：包括投抛主机、升降俯仰机构，投抛主机包括一端安装在外支座上、另一端与接合支架相连接的滚动角驱动机构；外支座、接合支架的下端均与基座前端相固结，投抛机构的半开放式环形约束轨道、升降弹性挡板与基座固结，基座通过螺钉安装在底部设置有双轴双向齿轮齿条驱动机构的架车主体上，缓冲器与架车主体固结，滚轮组、齿轮齿条组分别固结在架车主体底部，共同支撑并驱动基座沿钢轨轴向移动，架车主体通过安装于机座的两组上限位导轨约束，在机座的末端安装有缓冲机构；升降俯仰机构包括齿轮齿条升降机构，俯仰角铰链机构一端通过双铰链与支撑架连接，另一端与升降台连接，齿条锁紧机构与支撑架固结。
【技术实现步骤摘要】
一种基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置
本专利技术涉及一种基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置，特别适用于需要不同抛投角度、不同抛投高度及需要在短时间内达到高速度抛投试验的场合。
技术介绍
对于某些抛投试验用途的高速的试验件，经常会要求抛投达到一定的直线加速度（≤5G），有时还需要能够进行圆周运动（允许最大向心加速度≤2G），以满足周向抛投姿态的调整，同时也具有一定的速度和抛投高度要求。常用的投抛方式有弹射、旋抛、滚珠丝杠与直线导轨送进等，弹射受制于直线加速度且速度不易控制，旋抛方式受制于向心加速度且旋转直径需要大于22000mm，滚珠丝杠与直线导轨送进的方式一般允许速度为1m/s，不能满足所需速度的要求，同时常用投抛方式无法满足不同抛投角度调整的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置。本专利技术的目的可通过下述技术措施来实现：本专利技术的基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置包括投抛主机、升降俯仰机构；所述投抛主机包括一端通过轴颈安装在外支座上、另一端通过轴颈与接合支架相连接的滚动角驱动机构；所述外支座、接合支架的下端均与基座前端相固结，在基座后端固结有升降弹性挡板，在接合支架与升降弹性挡板之间的基座上固定安装有投抛机构的半开放式环形约束轨道；所述基座通过固定连接件安装在架车主体上，且在架车主体与基座之间设置有前、后缓冲器；架车主体底部通过前后两组滚轮组与分别安装在机座上的左右钢轨相配合，架车主体两侧通过滑块坐放在左右两组上限位导轨上；在架车主体底部固定安装有双轴双向齿轮齿条驱动机构、以及齿轮齿条机构，齿条导轨平行设置在钢轨内侧；在钢轨的末端安装有缓冲机构，缓冲机构通过铰接方式与投抛辅助伺服电动推杆机构上端相铰接，投抛辅助伺服电动推杆机构的下端通过铰接方式与机座相结合；所述机座固定安装在升降台上；所述升降台的前端通过升降俯仰机构与位于前部中轴线位置处的立柱相结合，后端通过左右升降俯仰机构与位于后部的左右立柱相结合；所述升降俯仰机构包括分别安装在立柱上的由齿轮齿条升降机构驱动的支撑架、与支撑架相固结的齿条锁紧机构、以及一端通过双铰链与支撑架连接、另一端与升降台连接的俯仰角铰链机构；齿轮齿条升降机构与俯仰角铰链机构可直接利用升降台升降高度不同来实现俯仰角度的调整，姿态调整完成后锁紧，可保证整体结构的稳定性、安全性。进一步说，本专利技术中所述滚动角驱动机构由伺服电机、减速机驱动的蜗轮蜗杆传动装置、以及检测控制部分构成。所述双轴双向齿轮齿条驱动机构由驱动电机、减速机、个驱动齿轮、相应的齿条导轨及检测部分构成。所述投抛辅助伺服电动推杆机构为液压缸或气缸。本专利技术中所述升降俯仰机构包括分别安装在立柱上的液压缸，以及一端通过双铰链与支撑架连接、另一端与升降台连接的俯仰角铰链机构；所述液压缸也可通过伺服电动推杆机构与升降台连接。本专利技术中所述升降俯仰机构也可通过下述结构来实现：即所述升降俯仰机构包括分别安装在立柱上的由齿轮齿条升降机构驱动的支撑架、与支撑架相固结的齿条锁紧机构、以及一端通过双铰链与支撑架连接、另一端与升降台连接的俯仰角铰链机构；所述支撑架也可通过伺服电动推杆机构与升降台连接。进一步说，本专利技术提出了基于长轨道的齿轮齿条驱动、齿轮齿条整体升降、抛投角度利用滚转与电动推杆俯仰调整的组合方式来实现。本专利技术中的半开放式环形约束轨道、升降弹性挡板与基座固结，保证目标在轴向和径向上的姿态稳定，基座通过螺钉安装在双轴双向齿轮齿条驱动机构的架车主体上。同时，缓冲器与架车主体固结，滚轮组与齿轮齿条机构分别固结在架车主体上，共同支撑并驱动基座沿钢轨轴向移动，钢轨安装于机座上，架车主体通过两组安装于机座的上限位导轨约束，防止运动到位后发生侧翻。在机座的另一端安装有缓冲机构，缓冲机构通过铰接与投抛辅助伺服电动推杆机构的一端连接，投抛辅助伺服电动推杆机构的另一端通过铰接安装在机座上。另外，在钢轨上安装有位置与速度检测系统，在滚动角驱动机构与齿轮齿条驱动机构上均安装有检测控制传感器，可实时检测并记录目标及投抛主机的状态。缓冲机构设置有投抛机械触发，保证目标水平高速投抛的可靠性及安全性。投抛主机通过滚动角驱动系统和投抛辅助伺服电动推杆机构调整好目标的抛投姿态后，利用齿轮齿条升降机构将投抛主机上升至一定高度后，齿条锁紧机构可靠锁定齿条位置，保证投抛主机的安全性。本专利技术的工作原理以及有益效果如下：本专利技术中采用齿轮齿条啮合驱动方式，由滚动角驱动机构将蜗轮蜗杆驱动至目标适宜投抛的合适滚动角度，投抛机构的约束轨道、升降弹性挡板固定目标姿态，投抛辅助伺服电动推杆机构调整目标至合适的俯仰姿态，齿轮齿条升降机构与俯仰角铰链机构调整投抛主机至所需的试验高度，然后投抛主机在双轴双向齿轮齿条驱动机构的作用下，沿轴向快速移动，待达到所需的加速度后，与缓冲机构接触，目标在惯性力的作用下按照设定的姿态实现水平高速投抛。投抛主机整体结构与卧式动平衡机类似，机座安装在升降台上，可以实现目标所需不同抛投高度的调整。投抛主机的架车主体通过两组安装于机座的上限位导轨约束，可以在双轴双向齿轮齿条驱动机构的作用下实现不同投抛加速度的调整，同时可以防止运动到位后发生侧翻。试件产品固定在投抛机构专用的约束轨道中间，在滚动角驱动机构作用下，可以在周向上实现一定的滚转角度，保证试验产品的姿态调至最优。滚动角驱动机构安装有检测控制系统，用于检测滚动角度。在钢轨上设置有位移与速度检测系统，用于检测并记录投抛主机轴向移动的位置与速度。双轴双向齿轮齿条驱动机构设置有检测系统，用于实时检测并记录转速。升降俯仰机构，采用齿轮齿条驱动整体升降，升降到位后，采用齿条锁紧，可保证传动精确，升降自动化，锁紧可靠，整个机械系统刚性好、可靠性高。通过以上过程，达到了采用常规齿轮齿条驱动方式实现了水平高速投抛的功能，有效地解决了需要不同抛投角度、不同抛投高度及需要在短时间内达到高速度抛投试验的难题，在航天、航空、民用等领域均可以应用。附图说明图1为水平高速投抛装置的主视图。图2为水平高速投抛装置的左视图。图3为水平高速投抛装置的俯视图。图4为投抛主机的主视图。图中序号：1.投抛主机，2.升降俯仰机构，3.滚动角驱动机构，4.轴颈，5.外支座，6.接合支架（带有能量传递功能），7.基座，8.投抛机构，9.半开放式环形约束轨道，10.升降弹性挡板，11.双轴双向齿轮齿条驱动机构，12.连接支架，13.缓冲器，14.滚轮组，15.齿轮齿条组，16.钢轨，17.机座，18.上限位导轨，19.缓冲机构，20.投抛辅助伺服电动推杆机构，21.齿轮齿条升降机构，22.俯仰角铰链机构，23.支撑架，24.升降台，25.齿条锁紧机构。具体实施方式本专利技术以下将结合实施例（附图）作进一步描述：如图1、2、3、4所示，本专利技术的基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置包括投抛主机1、升降俯仰机构2；所述投抛主机包括一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置，其特征在于：所述投抛装置包括投抛主机、升降俯仰机构；所述投抛主机包括一端通过轴颈安装在外支座（5）上、另一端通过轴颈与接合支架（6）相连接的滚动角驱动机构（3）；所述外支座（5）、接合支架（6）的下端均与基座（7）前端相固结，在基座（7）后端固结有升降弹性挡板（10），在接合支架（6）与升降弹性挡板（10）之间的基座（7）上固定安装有投抛机构（8）的半开放式环形约束轨道（9）；所述基座（7）通过固定连接件安装在架车主体（12）上，且在架车主体（12）2与基座（7）之间设置有前、后缓冲器（13）；架车主体（12）底部通过前后两组滚轮组（14）与分别安装在机座（17）上的左右钢轨（16）相配合，架车主体（12）两侧通过滑块坐放在左右两组上限位导轨（18）上；在架车主体（12）底部固定安装有双轴双向齿轮齿条驱动机构（11）、以及齿轮齿条机构（15），齿条导轨平行设置在钢轨（16）内侧；在钢轨（16）的末端安装有缓冲机构（19），缓冲机构（19）通过铰接方式与投抛辅助伺服电动推杆机构（20）上端相铰接，投抛辅助伺服电动推杆机构（20）的下端通过铰接方式与机座（17）相结合；所述机座固定安装在升降台（24）上；所述升降台的前端通过升降俯仰机构与位于前部中轴线位置处的立柱相结合，后端通过左右升降俯仰机构与位于后部的左右立柱相结合。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置，其特征在于：所述投抛装置包括投抛主机、升降俯仰机构；所述投抛主机包括一端通过轴颈安装在外支座（5）上、另一端通过轴颈与接合支架（6）相连接的滚动角驱动机构（3）；所述外支座（5）、接合支架（6）的下端均与基座（7）前端相固结，在基座（7）后端固结有升降弹性挡板（10），在接合支架（6）与升降弹性挡板（10）之间的基座（7）上固定安装有投抛机构（8）的半开放式环形约束轨道（9）；所述基座（7）通过固定连接件安装在架车主体（12）上，且在架车主体（12）2与基座（7）之间设置有前、后缓冲器（13）；架车主体（12）底部通过前后两组滚轮组（14）与分别安装在机座（17）上的左右钢轨（16）相配合，架车主体（12）两侧通过滑块坐放在左右两组上限位导轨（18）上；在架车主体（12）底部固定安装有双轴双向齿轮齿条驱动机构（11）、以及齿轮齿条机构（15），齿条导轨平行设置在钢轨（16）内侧；在钢轨（16）的末端安装有缓冲机构（19），缓冲机构（19）通过铰接方式与投抛辅助伺服电动推杆机构（20）上端相铰接，投抛辅助伺服电动推杆机构（20）的下端通过铰接方式与机座（17）相结合；所述机座固定安装在升降台（24）上；所述升降台的前端通过升降俯仰机构与位于前部中轴线位置处的立柱相结合，后端通过左右升降俯仰机构与位于后部的左右立柱相结合。
2.根据权利要求1所述的基于齿轮齿条驱动的水平高速投抛装置，其特征在于：所述滚...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢志辉，孙志杨，郭永才，张磊乐，游广飞，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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