【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风洞测试，涉及一种组合式多自由度运动机构，特别是一种用于风洞虚拟飞行试验的组合式高承载低阻尼多自由度运动机构。
技术介绍
1、在风洞虚拟飞行试验中，风洞试验模型需要通过多自由运动机构支撑在风洞试验段，传统方法是使用机械轴承支撑转子，而机械轴承必然带来运行阻尼，并且运行阻尼会随着轴承载荷的增大而增大，影响风洞虚拟飞行试验。
2、为满足风洞虚拟飞行试验高承载低阻尼支撑装置的需求，需要在满足承载能力要求的情况下尽可能地降低多自由度运动机构的阻尼。传统的多自由度运动机构多使用机械轴承，机械轴承承载能力好但在运行过程中存在摩擦力矩，不可避免带来机械阻尼。气浮轴承承载能力较弱，但运行过程中由于气浮轴承似的转子、静子之间不接触，运行阻尼小到可以忽略。所以气浮轴承和机械轴承均不能达到高承载低阻尼的需求。
技术实现思路
1、本申请解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种组合式多自由度运动机构，采用了气浮轴承和机械轴承的组合，在不降低承载能力的情况下降低了支撑机构的阻尼，为风洞虚拟飞行试验提供技术支持。
2、机械轴承承载能力好但在运行过程中存在摩擦力矩，不可避免带来机械阻尼。气浮轴承承载能力较弱，但运行过程中由于气浮轴承似的转子、静子之间不接触，运行阻尼小到可以忽略。通过将气浮轴承和机械轴承组合起来，应用到多自由度运动机构，模型载荷在气浮轴承承载范围内时，载荷全部由气浮轴承承担，机械轴承处于空载状态，其摩擦力矩很小；而模型载荷超出气浮轴承承载范围时，模型载
3、本申请提供的技术方案如下：
4、一种组合式多自由度运动机构，包括滚转安装座、滚转-偏航轴、偏航安装座、气路通道和两个滚转轴承盖；
5、滚转-偏航轴包括相互垂直的偏航轴和滚转轴，滚转轴的中部固定连接于偏航轴的一端，偏航安装座套设于偏航轴的外侧并与偏航轴转动连接，滚转安装座套设于滚转轴外侧并与滚转轴转动连接，两个滚转轴承盖分别套设于滚转轴两端，且滚转轴承盖与滚转安装座固定连接；
6、滚转安装座用于连接试验模型，偏转安装座用于连接风洞试验段支撑机构；
7、气路通道的入口为偏航轴远离滚转轴的端部，气路通道连通至滚转轴与滚转轴承盖之间、以及偏航轴与偏航安装座之间，使滚转轴承盖与滚转-偏航轴之间形成轴向气膜与径向气膜，构成滚转气浮轴承；使偏航安装座与滚转-偏航轴之间形成轴向气膜与径向气膜，构成偏航气浮轴承。
8、所述偏航轴外套设且固定有偏航上盖转子，偏航轴远离滚转轴的端部固定连接有偏航下盖转子，偏航安装座的两端分别固定有偏航上盖静子和偏航下盖静子，偏航上盖静子位于偏航上盖转子朝向滚转轴的一侧，偏航下盖静子位于偏航下盖转子背离滚转轴的一侧；气路通道连通至偏航上盖静子和偏航上盖转子之间、以及偏航下盖静子和偏航下盖转子之间，以使偏航安装座与偏航轴之间形成轴向气膜。
9、所述气路通道包括主通气孔和支路通气孔，设于偏航轴轴线位置的偏航通气孔、设于偏航下盖转子的第一通气孔、设于偏航下盖静子的第二通气孔、设于滚转轴轴线位置的滚转通气孔相连通形成主通气孔；支路通气孔的一端与主通气孔连通、另一端连通至滚转轴与滚转轴承盖之间、以及偏航轴与偏航安装座之间。
10、所述支路通气孔包括开设于偏航下盖静子的多个下支路通气孔，下支路通气孔的一端与第二通气孔连通、另一端延伸至偏航下盖静子朝向偏航下盖转子的表面，以使偏航下盖静子和偏航下盖转子之间形成轴向气膜。
11、多个所述下支路通气孔沿着偏航下盖静子的周向均布。
12、所述支路通气孔包括在偏航轴径向开设的多个上支路通气孔，上支路通气孔的一端与偏航通气孔连通、另一端穿过偏航上盖转子并延伸至偏航上盖转子朝向偏航上盖静子的表面，以使偏航上盖静子和偏航上盖转子之间形成轴向气膜。
13、所述支路通气孔包括在偏航轴径向开设的多个径向支路通气孔，径向支路通气孔沿着偏航轴的径向开设，径向支路通气孔一端与偏航通气孔连通、另一端连通至偏航轴的外周向面，以使偏航轴与偏航安装座之间形成径向气膜。
14、所述支路通气孔包括端面支路通气孔和多个周向面支路通气孔，端面支路通气孔设置两个，端面支路通气孔位于滚转轴的轴线位置，端面支路通气孔一端连通于滚转通气孔、另一端连通于滚转轴的端面，以使滚转轴的两个端面与滚转轴承盖之间形成轴向气膜；
15、周向面支路通气孔沿着滚转轴径向分布，且位于滚转轴的两端位置，周向面支路通气孔的一端与滚转通气孔连通、另一端连通于滚转轴的周向面，以使滚转轴端部的周向面与滚转轴承盖之间形成径向气膜。
16、所述偏航安装座与偏航轴之间设置两个偏航轴承，两个偏航轴承位于偏航上盖转子和偏航下盖转子之间；滚转安装座与滚转轴之间设置两个滚转轴承；
17、所述滚转气浮轴承的轴向气膜间隙大于滚转轴承装配后的轴向游隙，偏航气浮轴承的轴向气膜间隙大于偏航轴承装配后的轴向游隙，滚转气浮轴承的径向气膜间隙大于滚转轴承装配后的径向游隙，偏航气浮轴承的径向气膜间隙大于偏航轴承装配后的径向游隙。
18、综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
19、本专利技术将气浮轴承和机械轴承组合起来应用于多自由度运动机构，模型载荷在气浮轴承承载范围内时，载荷全部由气浮轴承承担，机械轴承处于空载状态，其摩擦力矩很小；而模型载荷超出气浮轴承承载范围时，模型载荷由气浮轴承和机械轴承共同承担，机械轴承的摩擦力矩由于气浮轴承分担了部分载荷而相应降低。本专利技术能够在不降低承载能力的情况下降低支撑机构的运行阻尼，为风洞虚拟飞行试验提供了技术支持。
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1.一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：包括滚转安装座(3)、滚转-偏航轴(4)、偏航安装座(8)、气路通道和两个滚转轴承盖(1)；
2.根据权利要求1所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述偏航轴外套设且固定有偏航上盖转子(6)，偏航轴远离滚转轴的端部固定连接有偏航下盖转子(10)，偏航安装座(8)的两端分别固定有偏航上盖静子(5)和偏航下盖静子(11)，偏航上盖静子(5)位于偏航上盖转子(6)朝向滚转轴的一侧，偏航下盖静子(11)位于偏航下盖转子(10)背离滚转轴的一侧；气路通道连通至偏航上盖静子(5)和偏航上盖转子(6)之间、以及偏航下盖静子(11)和偏航下盖转子(10)之间，以使偏航安装座(8)与偏航轴之间形成轴向气膜。
3.根据权利要求1或2所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述气路通道包括主通气孔和支路通气孔，设于偏航轴轴线位置的偏航通气孔(41)、设于偏航下盖转子(10)的第一通气孔(101)、设于偏航下盖静子(11)的第二通气孔(111)、设于滚转轴轴线位置的滚转通气孔(42)相连通形成主通气孔；支路通气孔的一端与
4.根据权利要求3所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述支路通气孔包括开设于偏航下盖静子(11)的多个下支路通气孔(112)，下支路通气孔的一端与第二通气孔连通、另一端延伸至偏航下盖静子(11)朝向偏航下盖转子(10)的表面，以使偏航下盖静子(11)和偏航下盖转子(10)之间形成轴向气膜。
5.根据权利要求4所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：多个所述下支路通气孔沿着偏航下盖静子(11)的周向均布。
6.根据权利要求3所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述支路通气孔包括在偏航轴径向开设的多个上支路通气孔(43)，上支路通气孔(43)的一端与偏航通气孔(41)连通、另一端穿过偏航上盖转子(6)并延伸至偏航上盖转子(6)朝向偏航上盖静子(5)的表面，以使偏航上盖静子(5)和偏航上盖转子(6)之间形成轴向气膜。
7.根据权利要求3所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述支路通气孔包括在偏航轴径向开设的多个径向支路通气孔(44)，径向支路通气孔(44)沿着偏航轴的径向开设，径向支路通气孔(44)一端与偏航通气孔(41)连通、另一端连通至偏航轴的外周向面，以使偏航轴与偏航安装座(8)之间形成径向气膜。
8.根据权利要求3所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述支路通气孔包括端面支路通气孔(45)和多个周向面支路通气孔(46)，端面支路通气孔(45)设置两个，端面支路通气孔(45)位于滚转轴的轴线位置，端面支路通气孔(45)一端连通于滚转通气孔(42)、另一端连通于滚转轴的端面，以使滚转轴的两个端面与滚转轴承盖(1)之间形成轴向气膜；
9.根据权利要求1所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述偏航安装座(8)与偏航轴之间设置两个偏航轴承(7)，两个偏航轴承(7)位于偏航上盖转子(6)和偏航下盖转子(10)之间；滚转安装座(3)与滚转轴之间设置两个滚转轴承(2)。
10.根据权利要求9所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述滚转气浮轴承的轴向气膜间隙大于滚转轴承(2)装配后的轴向游隙，偏航气浮轴承的轴向气膜间隙大于偏航轴承(7)装配后的轴向游隙，滚转气浮轴承的径向气膜间隙大于滚转轴承(2)装配后的径向游隙，偏航气浮轴承的径向气膜间隙大于偏航轴承(7)装配后的径向游隙。
...【技术特征摘要】
1.一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：包括滚转安装座(3)、滚转-偏航轴(4)、偏航安装座(8)、气路通道和两个滚转轴承盖(1)；
2.根据权利要求1所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述偏航轴外套设且固定有偏航上盖转子(6)，偏航轴远离滚转轴的端部固定连接有偏航下盖转子(10)，偏航安装座(8)的两端分别固定有偏航上盖静子(5)和偏航下盖静子(11)，偏航上盖静子(5)位于偏航上盖转子(6)朝向滚转轴的一侧，偏航下盖静子(11)位于偏航下盖转子(10)背离滚转轴的一侧；气路通道连通至偏航上盖静子(5)和偏航上盖转子(6)之间、以及偏航下盖静子(11)和偏航下盖转子(10)之间，以使偏航安装座(8)与偏航轴之间形成轴向气膜。
3.根据权利要求1或2所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述气路通道包括主通气孔和支路通气孔，设于偏航轴轴线位置的偏航通气孔(41)、设于偏航下盖转子(10)的第一通气孔(101)、设于偏航下盖静子(11)的第二通气孔(111)、设于滚转轴轴线位置的滚转通气孔(42)相连通形成主通气孔；支路通气孔的一端与主通气孔连通、另一端连通至滚转轴与滚转轴承盖(1)之间、以及偏航轴与偏航安装座(8)之间。
4.根据权利要求3所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：所述支路通气孔包括开设于偏航下盖静子(11)的多个下支路通气孔(112)，下支路通气孔的一端与第二通气孔连通、另一端延伸至偏航下盖静子(11)朝向偏航下盖转子(10)的表面，以使偏航下盖静子(11)和偏航下盖转子(10)之间形成轴向气膜。
5.根据权利要求4所述的一种组合式多自由度运动机构，其特征在于：多个所述下支路通气孔沿着偏航下盖静子(11)的周向均布。
6.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：周家检，张妍，揭亮，周平，孙玮琪，梁彬，付增良，张石玉，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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