本发明专利技术公开了一种可模拟工作安装环境的两端球铰安装式直线机电作动器性能测试实验台。该实验台采用模块化设计，刚度模拟器组件3和惯量模拟器组件6可以方便地进行拆装，能够适用不同安装环境下的测试；加载液压缸55自身带有精确的伺服控制系统，可以提供不同大小，不同速度的轴向推力和压力以及高频率变化的外载，能够对被测直线伺服作动器的性能进行全面测试；所安装的刚度模拟器组件3和惯量模拟器组件6可以实现手动调节，能完成对多种刚度以及惯量的模拟；实验台采用双斜齿消隙传动组件8与斜齿条9将惯量模拟器组件6的惯量施加到被测作动器32上，因此传动更加平稳，同时能够自动补偿由于啮合磨损所产生的齿侧间隙；并且，本发明专利技术所设计的实验台经过简单的结构改变便可适用于不同类型的直线机电作动器的测试。
【技术实现步骤摘要】
可模拟工作安装环境的直线机电作动器性能测试实验台
本专利技术涉及一种可模拟工作安装环境的直线机电作动器性能测试的机械装置。现有技术直线机电作动器以其体积小、效率高、重量轻、生存能力强和维护方便等优点正逐步取代传统的液压作动器，并广泛应用于飞控系统、精密机床、机器人和工业过程控制等领域。特别随着全电化飞行器的发展，直线机电作动器在飞行器舵面控制系统中的应用越来越广。直线机电作动器的性能会直接影响到其作动速度、效率和对作动对象的控制精度等，故在使用前需对作动器进行性能测试。同时，直线机电作动器在飞行器上的安装结构刚度以及驱动舵面的转动惯量和刚度都会对其输出特性产生影响，所以在测试单独直线机电作动器性能指标的基础上，需进一步的获得其安装刚度以及飞行舵面刚度与转动惯量对直线机电作动器性能的影响。现有技术中，直线机电作动器性能实验台主要集中于对作动器机械传动部分的测试，即对滚珠丝杠的性能进行测试，如文献“高速滚珠丝杠的性能分析及其试验研究”研究了滚珠丝杠的综合动力学性能。这类实验台没有将作动器其余部件的性能考虑进去，所以测量结果不能反映作动器整体的性能。并且，直线机电作动器的工作安装环境会对其输出特性产生影响，所以需要在测试单独直线机电作动器的整体性能指标基础上，进一步的获得其安装刚度以及飞行舵面刚度与转动惯量对直线机电作动器性能的影响。国外已有采用液压加载装置的类似实验台，如文献“Modeling and simulation of mechanicaltransmission in roller-screw electromechanical actuators，，,但这种实验台的刚度模拟装置的模拟刚度不可调节、测试范围较窄、功能较为单一。
技术实现思路
为了克服现有直线机电作动器性能测试实验台测试范围较窄、功能较为单一、对不同规格的直线机电作动器适应性差，实验台结构难以满足模拟作动器工作安装环境要求等诸多不足，本专利技术设计了一种可模拟工作安装环境的直线机电作动器性能测试的机械装置。本专利技术的技术方案是，一种直线机电作动器性能测试实验台，主要包括基础平台1、安装支架a2、刚度模拟器组件3、球铰组件4、被测作动器组件5、惯量模拟器组件6、斜齿条支架组件7、双斜齿消隙传动组件8、斜齿条9、刚度模拟器接头10、安装支架bll、液压缸组件12、油塞13、力传感器接头al4、力传感器15、力传感器接头bl6、内力杆17、接近传感器18、轴承支架组件19、被测作动器接头a20、接近传感器安装支架21、直线导轨22、直线导轨支架23、被测作动器接头b24 ;含有油槽的基础平台I用来支撑整个实验台零部件；安装支架a2通过螺栓固定在基础平台I上，并在底部安装有导向平键25进行定位；直线导轨支架23与安装支架bll通过与安装支架a2相同的方式固定在基础平台I上。两根内力杆17的两端均通过高强度螺栓与两个支架安装，构成一个封闭的内力系统；实验台安装有两个刚度模拟器组件3，与安装支架a2相连的刚度模拟器用于模拟舵机的安装刚度，与力传感器接头bl6相连的刚度模拟器用于模拟飞行器舵面的刚度；与安装支架a2相连的刚度模拟器组件3通过螺钉固连；刚度模拟器组件3与其右端的刚度模拟器接头10采用螺钉连接，刚度模拟器接头10通过内螺纹与球铰组件4的球铰链头29的外螺纹配合；被测作动器接头b24 —端的外螺纹与球铰组件4的内螺纹配合，另一端的外螺纹与被测作动器32尾部内螺纹配合，并且在螺纹连接处均用薄螺母锁紧；被测作动器组件5通过直线导轨滑块39安装在直线导轨22上；被测作动器组件5和斜齿条支架组件7通过被测作动器接头a20经螺纹配合相连；斜齿条支架组件7底部安装有两个直线导轨滑块39，并安装在直线导轨22上；斜齿条9通过螺钉以及紧定螺钉安装在斜齿条支架40上，在完成装配调试后配装锥销；轴承支架组件19使用螺钉与锥销安装在直线导轨支架23上；双斜齿消隙传动组件8中的轴承44与轴承支架组件19中的轴承座51间隙配合，斜齿条9通过与双斜齿消隙传动组件8中的固定斜齿轮45和压紧斜齿轮46相啮合，将直线运动转化为旋转运动带动惯量模拟器组件6转动；；双斜齿消隙传动组件8中的传动轴50通过键以及螺钉与惯量模拟器组件6的安装法兰43相连接；两个接近传感器18均通过螺母安装在接近传感器安装支架21上，并通过螺钉安装在斜齿条支架组件7运动方向的两侧，用于限定斜齿条支架组件7的运动范围；斜齿条支架组件7的右端通过螺纹与球铰组件4相固连，球铰组件4的外螺纹与刚度模拟器组件3左端刚度模拟器接头10的内螺纹相连接；刚度模拟器组件3与其两端的刚度模拟器接头10采用螺钉连接，刚度模拟器组件3右端的刚度模拟器接头10的内螺纹与力传感器接头bl6的外螺纹相配合；力传感器接头bl6另一端的内螺纹与力传感器15的外螺纹相配合；液压缸组件12通过液压缸安装法兰56与安装支架bll相连接；力传感器接头al4的外螺纹与液压缸组件12作动杆的内螺纹相配合，另一端的内螺纹与力传感器15的外螺纹相配合。本专利技术的有益效果是:该实验台采用模块化设计，刚度模拟器组件3和惯量模拟器组件6可以方便地进行拆装，能够适用不同安装环境下的测试；上述直线机电作动器测性能实验台能够通过加载液压缸55对被测作动器32施加不同大小，不同速度的轴向推力和压力，从而能够模拟各种运动条件下的负载。所安装的刚度模拟器组件3和惯量模拟器组件6可以实现手动调节，能完成对多种刚度以及惯量的模拟；实验台采用双斜齿消隙传动组件8与斜齿条9将惯量模拟器组件6的惯量施加到被测作动器32上，因此传动更加平稳，同时能够自动补偿由于啮合磨损所产生的齿侧间隙；该直线机电作动器性能实验台能够测量直线机电作动器的静动载荷、作动行程、作动速度、作动加速度和频响等性能参数。相比现有技术，本专利技术中采用了主要由两块安装板和两根内力杆17组成的内力结构，这样可使得整个实验台结构更加紧凑，受力更为合理；本专利技术采用模块化设计思想，刚度模拟器组件3和惯量模拟器组件6可以方便地进行拆装，能够完成不同安装环境下的测试；加载液压缸55自身带有精确的伺服控制系统，可以提供不同大小，不同速度的轴向推力和压力以及高频率变化的外载，能够对被测直线机电作动器的性能进行全面的测试；所安装的刚度模拟器组件3和惯量模拟器组件6可以实现手动调节，能适用于不同模拟刚度以及惯量的测试；本专利技术采用双斜齿消隙传动组件8与斜齿条9将惯量模拟器组件6的惯量施加到被测作动器32上，因此传动更加平稳，同时能够自动补偿由于啮合磨损所产生的齿侧间隙；实验台组成结构紧凑，可操作空间大，操作方便，可适用于测量较大量程范围的被测直线机电作动器，同时经过简单的结构改变便对不同类型的直线机电作动器进行测试。【附图说明】图1是本专利技术提出的直线机电作动器性能实验台结构图图2是导向平键25在左安装支架a2中的安装图图3是刚度模拟器组件3结构图图4是球铰组件4结构图图5是被测作动器组件5结构图图6是斜齿条支架组件7结构图图7是惯量模拟器组件6结构图图8是双斜齿消隙传动组件8结构图图9是轴承支架组件19结构图图10是液压缸组件12结构图其中:1-基础平台；2_安装支架a ;3_刚度模拟器组件；4-球铰组件；5-被测作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可模拟工作安装环境的直线机电作动器性能测试实验台，其特征在于：主要包括基础平台（1）、安装支架a（2）、刚度模拟器组件（3）、球铰组件（4）、被测作动器组件（5）、惯量模拟器组件（6）、斜齿条支架组件（7）、双斜齿消隙传动组件（8）、斜齿条（9）、刚度模拟器接头（10）、安装支架b（11）、液压缸组件（12）、油塞（13）、力传感器接头a（14）、力传感器（15）、力传感器接头b（16）、内力杆（17）、接近传感器（18）、轴承支架组件（19）、被测作动器接头a（20）、接近传感器安装支架（21）、直线导轨（22）、直线导轨支架（23）、被测作动器接头b（24）；含有油槽的基础平台（1）用来支撑整个实验台零部件；安装支架a（2）通过螺栓固定在基础平台（1）上，并在底部安装有导向平键（25）进行定位；直线导轨支架（23）与安装支架b（11）通过与安装支架a（2）相同的方式固定在基础平台（1）上。两根内力杆（17）的两端均通过高强度螺栓与两个支架安装，构成一个封闭的内力系统；实验台安装有两个刚度模拟器组件（3），与安装支架a（2）相连的刚度模拟器用于模拟舵机的安装刚度，与力传感器接头b（16）相连的刚度模拟器用于模拟飞行器舵面的刚度；与安装支架a（2）相连的刚度模拟器组件（3）通过螺钉固连；刚度模拟器组件（3）与其右端的刚度模拟器接头（10）采用螺钉连接，刚度模拟器接头（10）通过内螺纹与球铰组件（4）的球铰链头（29）的外螺纹配合；被测作动器接头b（24）一端的外螺纹与球铰组件（4）的内螺纹配合，另一端的外螺纹与被测作动器（32）尾部内螺纹配合，并且在螺纹连接处均用薄螺母锁紧；被测作动器组件（5）通过直线导轨滑块（39）安装在直线导轨（22）上；被测作动器组件（5）和斜齿条支架组件（7）通过被测作动器接头a（20）经螺纹配合相连；斜齿条支架组件（7）底部安装有两个直线导轨滑块（39），并安装在直线导轨（22）上；斜齿条（9）通过螺钉以及紧定螺钉安装在斜齿条支架（40）上，在完成装配调试后配装锥销；轴承支架组件（19）使用螺钉与锥销安装在直线导轨支架（23）上；双斜齿消隙传动组件（8）中的轴承（44）与轴承支架组件（19）中的轴承座（51）间隙配合，斜齿条（9）通过与双斜齿消隙传动组件（8）中的固定斜齿轮（45）和压紧斜齿轮（46）相啮合，将直线运动转化为旋转运动带动惯量模拟器组件（6）转动；双斜齿消隙传动组件（8）中的传动轴（50）通过键以及螺钉与惯量模拟器组件（6）的安装法兰（43）相连接；两个接近传感器（18）均通过螺母安装在接近传感器安装支架（21）上，并通过螺钉安装在斜齿条支架组件（7）运动方向的两侧，用于限定斜齿条支架组件（7）的运动范围；斜齿条支架组件（7）的右端通过螺纹与球铰组件（4）相固连，球铰组件（4）的外螺纹与刚度模拟器组件（3）左端刚度模拟器接头（10）的内螺纹相连接；刚度模拟器组件（3）与其两端的刚度模拟器接头（10）采用螺钉连接，刚度模拟器组件（3）右端的刚度模拟器接头（10）的内螺纹与力传感器接头b（16）的外螺纹相配合；力传感器接头b（16）另一端的内螺纹与力传感器（15）的外螺纹相配合；液压缸 组件（12）通过液压缸安装法兰（56）与安装支架b（11）相连接；力传感器接头a（14）的外螺纹与液压缸组件（12）作动杆的内螺纹相配合。另一端的内螺纹与力传感器（15）的外螺纹相配合。...
【技术特征摘要】
1. 一种可模拟工作安装环境的直线机电作动器性能测试实验台，其特征在于:主要包括基础平台(I)、安装支架a (2)、刚度模拟器组件(3)、球铰组件(4)、被测作动器组件(5)、惯量模拟器组件(6 )、斜齿条支架组件(7)、双斜齿消隙传动组件(8 )、斜齿条(9 )、刚度模拟器接头(10)、安装支架b (11)、液压缸组件(12)、油塞(13)、力传感器接头a(14)、力传感器(15)、力传感器接头b(16)、内力杆(17)、接近传感器(18)、轴承支架组件(19)、被测作动器接头a (20)、接近传感器安装支架(21)、直线导轨(22)、直线导轨支架(23)、被测作动器接头b (24);含有油槽的基础平台(I)用来支撑整个实验台零部件；安装支架a (2)通过螺栓固定在基础平台(I)上，并在底部安装有导向平键(25)进行定位；直线导轨支架(23)与安装支架b (11)通过与安装支架a (2)相同的方式固定在基础平台(I)上。两根内力杆(17)的两端均通过高强度螺栓与两个支架安装，构成一个封闭的内力系统；实验台安装有两个刚度模拟器组件(3)，与安装支架a (2)相连的刚度模拟器用于模拟舵机的安装刚度，与力传感器接头b (16)相连的刚度模拟器用于模拟飞行器舵面的刚度；与安装支架a (2)相连的刚度模拟器组件(3)通过螺钉固连；刚度模拟器组件(3)与其右端的刚度模拟器接头(10)采用螺钉连接，刚度模拟器接头(10)通过内螺纹与球铰组件(4)的球铰链头(29)的外螺纹配合；被测作动器接头b (24) 一端的外螺纹与球铰组件(4)的内螺纹配合，另一端的外螺纹与被测作动器(32)尾部内螺纹配合，并且在螺纹连接处均用薄螺母锁紧；被测作动器组件(5)通过直线导轨滑块(39)安装在直线导轨(22)上；被测作动器组件(5)和斜齿条支架组件(7)通过被测作动器接头a (20)经螺纹配合相连；斜齿条支架组件(7)底部安装有两个直线导轨滑块(39)，并安装在直线导轨(22)上；斜齿条(9)通过螺钉以及紧定螺钉安装在斜齿条支架(40)上，在完成装配调试后配装锥销；轴承支架组件(19)使用螺钉与锥销安装在直线导轨支架(23)上；双斜齿消隙传动组件(8)中的轴承(44)与轴承支架组件(19 )中的轴承座(51)间隙配合，斜齿条(9 )通过与双斜齿消隙传动组件(8 )中的固定斜齿轮(45)和压紧斜齿轮(46)相啮合，将直线运动转化为旋转运动带动惯量模拟器组件(6)转动；双斜齿消隙传动组件(8)中的传动轴(50)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘更，付晓军，佟瑞庭，马尚君，谷文韬，杨小辉，吴立言，刘岚，王海伟，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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