专利名称：三维转向机构载荷模拟装置及其加载方法
技术领域：
本发明涉及一种载荷模拟加载装置及其加载方法，属于飞机转向系统试验技术领域。
背景技术：
由于转向系统在飞机动力学研究中对飞机操纵稳定性及安全性有重要影响，故其转向机构载荷模拟装置的研制具有重要的价值和应用前景。目前我国的大飞机事业刚刚起步，在前轮操纵方面的研究还有很长的路要走，尤其是如何在对设计的前轮转弯系统进行有效的试验论证，以期得到详细的试验功能参数，为后续的设计提供改进或者参考依据，就显得极为重要。转向载荷模拟装置的研究中对转向阻力的模拟是试验台的关键，目前综合国内外的研究成果，现有的转向阻力模拟装置有有螺旋弹簧(钢板弹簧)加载、软件模拟、电液伺服加载、磁粉制动器加载、液压加载以及伺服电机加载6种加载方案。这6种阻力模拟装置主要应用于车辆转向的系统试验领域，其技术手段也相对较为成熟。但是对应于飞机前轮转向的系统试验领域，由于飞机本身的吨位要超出一般车辆几十倍，而且两者结构布局的差异，以上6种阻力模拟装置都不能直接应用于模拟飞机前轮在道面转向时所受的静态负载。
发明内容
本发明针对上述问题的不足，提出一种用于模拟飞机前轮转向时所受地面静态载荷的三维转向机构载荷模拟装置及其加载方法。本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是一种三维转向机构载荷模拟装置，它由底座、X轴往复直线机构、Y轴往复直线机构、Z轴往复直线机构、底部平台、中部平台以及顶部平台组成；所述Z轴往复直线机构的固定端安装在底座上，其自由端与底部平台相固接；所述X轴往复直线机构的固定端安装在底部平台上，其自由端与中部平台相固接，而所述中部平台与底部平台通过底部平台上的X轴导轨进行滑动连接；所述Y轴往复直线机构的固定端安装在中部平台上，其自由端与顶部平台相固接，而所述顶部平台与中部平台通过中部平台上的Y轴导轨进行滑动连接，并且所述顶部平台上设有跑道路面层；所述X轴往复直线机构、Y轴往复直线机构、Z轴往复直线机构自由端的运动轨迹两两互相垂直。优选的所述X轴往复直线机构、Y轴往复直线机构以及Z轴往复直线机构分别为 X轴作动筒、Y轴作动筒、Z轴作动筒。再优选的所述跑道路面层为水泥浙青层。上述三维转向机构载荷模拟装置的加载方法，机轮所受的垂向力、横向力以及侧向力分别由三维转向机构载荷模拟装置提供Z向载荷、Y向载荷以及X向载荷来模拟代替， 所述Z向载荷由Z轴往复直线机构提供，该Z轴往复直线机构带动底部平台作垂直升降运动；所述X向载荷由X轴往复直线机构提供，该X轴往复直线机构带动中部平台在X轴导轨上作运动；所述Y向载荷由Y轴往复直线机构提供，该Y轴往复直线机构带动顶部平台在Y 轴导轨上作运动。本发明的三维转向机构载荷模拟装置及其加载方法，由于采用Z轴往复直线机构、X轴往复直线机构以及Y轴往复直线机构分别提供垂向载荷、横向载荷以及侧向载荷， 相比现有技术，具有以下有益效果可以通过控制轴往复直线机构、X轴往复直线机构以及 Y轴往复直线机构准确达到加载要求，可以满足在不同条件下的飞机前轮转弯测试，因此具有很强的实用性与便捷性，并且整套装置结构简单、安全性高。
下面结合附图对本发明的三维转向机构载荷模拟装置及其加载方法作进一步说明。图I是本发明实施例的三维转向机构载荷模拟装置的结构示意图2是图I中A部分的结构示意图3是图I中B部分的结构示意其中，I-垂向加载支架，2-底部平台，3-X轴往复直线机构，4-中部平台，5-顶部平台， 6-Y轴往复直线机构，7-Z轴往复直线机构，8-前起试验样机，9-试验台，10-底座。
具体实施方式
实施例本实施例的三维转向机构载荷模拟装置如图I、图2、图3所示，它由底座10、X轴往复直线机构3、Y轴往复直线机构6、Z轴往复直线机构7、底部平台2、中部平台4以及顶部平台5组成；所述Z轴往复直线机构7的固定端安装在底座10上，其自由端与底部平台 2相固接,底座10由试验台9和垂向加载支架I组成，因此该Z轴往复直线机构7的固定端安装在底座10的垂向加载支架I上；所述X轴往复直线机构3的固定端安装在底部平台2 上，其自由端与中部平台4相固接，而所述中部平台4与底部平台2通过底部平台2上的X 轴导轨21进行滑动连接；所述Y轴往复直线机构6的固定端安装在中部平台4上，其自由端与顶部平台5相固接,而所述顶部平台5与中部平台4通过中部平台4上的Y轴导轨41 进行滑动连接，并且所述顶部平台5上设有跑道路面层11 ;所述X轴往复直线机构3、Y轴往复直线机构6、Z轴往复直线机构7自由端的运动轨迹两两互相垂直；
具体的该X轴往复直线机构3、Y轴往复直线机构6以及Z轴往复直线机构7分别为X 轴作动筒、Y轴作动筒、Z轴作动筒；此时，X轴往复直线机构3的固定端是指X轴作动筒的外筒，其自由端是指X轴作动筒的活塞杆；Y轴往复直线机构6的固定端是指Y轴作动筒的外筒，其自由端是指Y轴作动筒的活塞杆；Z轴往复直线机构7的固定端是指Z轴作动筒的外筒，其自由端是指Z轴作动筒的活塞杆；
所述跑道路面层为圆形的水泥浙青层。上述三维转向机构载荷模拟装置的加载方法，由于机轮在静态转弯时所受的力有地面垂直反力、侧向轮胎力与横向摩擦阻力，即机轮所受的力为垂向力、横向力以及侧向力，因此该加载方法为机轮所受的垂向力、横向力以及侧向力分别由三维转向机构载荷模拟装置提供Z向载荷、Y向载荷以及X向载荷来模拟代替，所述Z向载荷由Z轴往复直线机构7提供，该Z轴往复直线机构7带动底部平台2作垂直升降运动；所述X向载荷由X轴往复直线机构3提供，该X轴往复直线机构3带动中部平台4在X轴导轨21上作运动；所述Y 向载荷由Y轴往复直线机构6提供，该Y轴往复直线机构6带动顶部平台5在Y轴导轨41 上作运动，因此通过控制X轴往复直线机构3、Y轴往复直线机6构以及Z轴往复直线机构 7的联合加载，即可以模拟机轮在静态转弯时的所受垂向力、侧向力与横向力共同影响下的工况。使用时,将前起试验样机8通过立式布局装夹于试验台9上,然后利用Y轴作动筒 6和X轴作动筒3分别驱动顶部平台5和中部平台4作前后、左右的移动，以调整顶部平台 5上的模拟路面直至正对前起试验样机8，然后通过Z轴作动筒7的驱动使底部平台2向上运动，接触机轮轮胎并压紧，直至轮胎与顶部平台5间的压力达到试验要求的参数值，模拟机轮所受的垂向载荷，即机轮所受的地面垂直反力。然后偏转前起试验样机8的机轮，同时根据实际要求驱动X轴作动筒3和Y轴作动筒6，来模拟机轮转弯时所受到的横向力与侧向力，即机轮所受的侧向轮胎力与横向摩擦阻力。这样就可以模拟机轮在静态转弯时所受不同地面载荷时的各种不同工况。由上述可知，本实施例不但采用Z轴作动筒、X轴作动筒以及Y轴作动筒分别提供机轮所受的垂向力、横向力以及侧向力，相比现有技术，有益效果为可以通过控制垂向加载作动筒、横向加载作动筒以及侧向加载作动筒准确达到加载要求，可以满足在不同条件下的前轮转弯测试，因此具有很强的实用性与便捷性并且整套装置结构简单、安全性高，而且顶部平台采用圆形水泥浙青用以模拟真实跑道路面，使工况更为接近真实情况。本发明的三自由度模拟加载装置及其加载方法不局限于上述实施例，如往复直线机构可以是汽缸，水泥浙青层可以是方形等。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种三维转向机构载荷模拟装置，其特征在于它由底座、X轴往复直线机构、Y轴往复直线机构、Z轴往复直线机构、底部平台、中部平台以及顶部平台组成；所述Z轴往复直线机构的固定端安装在底座上，其自由端与底部平台相固接；所述X轴往复直线机构的固定端安装在底部平台上，其自由端与中部平台相固接，而所述中部平台与底部平台通过底部平台上的X轴导轨进行滑动连接；所述Y轴往复直线机构的固定端安装在中部平台上，其自由端与顶部平台相固接，而所述顶部平台与中部平台通过中部平台上的Y轴导轨进行滑动连接，并且所述顶部平台上设有跑道路面层；所述X轴往复直线机构、Y轴往复直线机构、 Z轴往复直线机构自由端运动轨迹两两互相垂直。
2.根据权利要求I所述三维转向机构载荷模拟装置，其特征在于所述X轴往复直线机构、Y轴往复直线机构以及Z轴往复直线机构分别为X轴作动筒、Y轴作动筒、Z轴作动筒。
3.根据权利要求I所述三维转向机构载荷模拟装置，其特征在于所述跑道路面层为水泥浙青层。
4.根据权利要求I所述三维转向机构载荷模拟装置的加载方法，其特征在于机轮所受的垂向力、横向力以及侧向力分别由三维转向机构载荷模拟装置提供Z向载荷、Y向载荷以及X向载荷来模拟代替，所述Z向载荷由Z轴往复直线机构提供，该Z轴往复直线机构带动底部平台作垂直升降运动；所述X向载荷由X轴往复直线机构提供，该X轴往复直线机构带动中部平台在X轴导轨上作运动；所述Y向载荷由Y轴往复直线机构提供，该Y轴往复直线机构带动顶部平台在Y轴导轨上作运动。
全文摘要
本发明涉及一种三维转向机构载荷模拟装置及其加载方法，属于飞机转向系统试验技术领域。该装置由底座、X轴往复直线机构、Y轴往复直线机构、Z轴往复直线机构、底部平台、中部平台以及顶部平台组成。该方法先将前起试验样机通过立式布局装夹于底座上，然后通过控制X轴往复直线机构、Y轴往复直线机构、Z轴往复直线机构分别驱动中部平台、顶部平台以及底部平台作左右、前后、上下的移动，来模拟飞机前轮转弯时所受到的横向摩擦阻力与侧向轮胎力，即可以模拟机轮在静态转弯时所受不同地面载荷时的各种不同工况。本发明可以满足在不同条件下的飞机前轮转弯测试，因此具有很强的实用性与便捷性并且整套装置结构简单、安全性高。
文档编号B64F5/00GK102582846SQ20121003185
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者冯飞, 张明, 杨礼芳, 聂宏, 马大卫 申请人:南京航空航天大学