一种被动式舵机模拟加载装置的制作方法

1.本实用新型涉及测试技术领域，具体涉及一种被动式舵机模拟加载装置。


背景技术：

2.目前要给舵机等转动设备加载外力模拟负载状态，只能通过外加负载液压缸等独立的负载系统来实现，或者根据仿真计算结果通过外力驱动源主动调节负载力来模拟负载状态，引入负载主动驱动源，导致系统比较复杂且力的大小不好调整。


技术实现要素：

3.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种被动式舵机模拟加载装置，负载机构为被动式机械结构，结构简单可靠，调整方便。
4.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
5.在一些实施例中，提供一种被动式舵机模拟加载装置，所述被动式舵机模拟加载装置包括：
6.机架，
7.扭转装置，用于与舵机固定连接；
8.被动式负载机构，包括至少两个弹性装置，所述两个弹性装置对称设置在所述扭转装置横向的两侧，每个所述弹性装置一端与所述扭转装置活动连接，另一端与所述机架限位连接，所述弹性装置具有垂向的弹力。
9.在一些实施例中，所述弹性装置为压簧。
10.在一些实施例中，所述机架包括限位板；
11.所述被动式负载机构还包括导向柱、调节螺母；
12.所述导向柱一端穿过所述限位板上方并与所述调节螺母连接，所述导向柱另一端穿过所述限位板下方，所述压簧位于所述限位板下方并套设在所述导向柱上。
13.在一些实施例中，所述扭转装置包括负载板，所述负载板上设有滑动槽，所述滑动槽沿所述负载板横向延伸；
14.所述导向柱套设所述压簧的一端具有滑动部，所述滑动部与所述滑动槽配合，所述滑动部可在所述滑动槽内滑动。
15.在一些实施例中，所述滑动槽横截面为弧形；所述滑动部具有球面；所述球面与所述导向柱为一体式结构或所述滑动部包括滚动球。
16.在一些实施例中，所述导向柱套设所述压簧的一端具有限位挡板，所述限位板具有导向孔，所述导向孔下方具有定位套，所述定位套内径大于所述压簧外径，所述导向柱穿过所述定位套和导向孔，所述压簧设置在所述限位挡板和所述限位板之间。
17.在一些实施例中，所述扭转装置包括轴套，所述轴套用于与所述舵机的舵轴固定连接。
18.在一些实施例中，所述轴套与所述负载板之间设有加强筋，所述轴套和负载板与
所述加强筋固定连接形成整体式的扭转块。
19.在一些实施例中，所述弹性装置具有多组，多组弹性装置沿所述扭转装置的纵向方向分布设置。
20.在一些实施例中，还提供一种被动式舵机模拟加载系统，所述被动式舵机模拟加载系统包括如上任一项所述的被动式舵机模拟加载装置，所述被动式舵机模拟加载系统还包括舵机，所述舵机与所述扭转装置固定连接。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少在于：本技术的实施例中，被动式舵机模拟加载装置主要用于模拟加载力，不需要单独的外部动力源，仅依靠弹性装置的弹力以及舵机等转动设备的旋转力，就能实现设备的可靠加载。
附图说明
22.图1为本实用新型一个实施例的被动式舵机模拟加载装置初始状态下正向的结构示意图。
23.图2为本实用新型另一个实施例的被动式舵机模拟加载装置侧向的结构示意图。
24.图3为本实用新型一个实施例中的限位板的正向的结构示意图
25.图4为本实用新型一个实施例中的限位板的俯视方向的结构示意图。
26.图5为本实用新型一个实施例中的扭转装置的正向的结构示意图。
27.图6为本实用新型一个实施例中的扭转装置的侧向的结构示意图。
28.图7为本实用新型一个实施例中的被动式舵机模拟加载装置部分结构的示意图。
29.图8为本实用新型一个实施例中的被动式舵机模拟加载装置加载状态下正向的结构示意图。
30.附图标记说明：
31.1000、被动式舵机模拟加载装置；
32.100、机架；101、限位板；101a、上限位板；101b、下限位板；101c、连接板；1011、导向孔；1011a、第一导向孔；1011b、第二导向孔；1012、定位套；1013、固定孔；102、底座；1021、底板；1022、通孔；1023、地脚螺栓；1024、地脚螺母；103、固定螺栓；
33.200、扭转装置；201、轴套；2011、键槽；2012、螺栓孔；202、负载板；2021、滑动槽；203、加强筋；2001、扭转块；
34.300、被动式负载机构；301、弹性装置；301a、第一压簧；301b、第二压簧；302、导向柱；302a、第一导向柱；302b、第二导向柱；3021、限位挡板；3022、滑动部；303、调节螺母。
具体实施方式
35.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型
的限制。对于这类词语的解释应站位本领域技术人员的角度进行。例如，“在
……
上方”、“在
……
下方”，应理解为部件等的主体结构或者结构在初始状态的位置关系，在运动过程中可能会突破上述位置关系。
“……
设置在
……
上”应理解为部件的大致连接关系，而不是必须在上方。
37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应站位本领域技术人员的角度做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
39.如图1-2所示，图1为本技术一些实施例提供的一种被动式舵机模拟加载装置的正向示意图。图2为本实用新型另一个实施例的被动式舵机模拟加载装置侧向的结构示意图。该被动式舵机模拟加载装置1000包括：机架100、扭转装置200和被动式负载机构300。其中，在一些实施例中，机架100可以与地面固定连接。扭转装置200位于机架100内，用于与舵机固定连接。被动式负载机构300包括至少两个弹性装置301，两个弹性装置301对称设置在扭转装置200横向的两侧，每个弹性装置301一端与扭转装置200活动连接，另一端与机架100限位连接，弹性装置301具有垂向的弹力。其中，扭转装置200横向为图1中的左右方向，垂向为图1中的上下方向。在本技术的实施例中，被动式舵机模拟加载装置1000采用无单独的负载驱动源，没有主动式的(例如液压驱动的或经计算机仿真计算好负载力后的)负载驱动源，采用弹性装置301被动模拟产生负载力。
40.在一些实施例中，机架100包括限位板101。参考图3-图4，图3为本实用新型一个实施例中的限位板的正向的结构示意图，图4为本实用新型一个实施例中的限位板的俯视方向的结构示意图。在一些实施例中，机架100还包括底座102，限位板101与底座102固定连接，底座102与地面固定连接。在一些实施例中，底座102的下部具有底板1021，底板1021上具有通孔1022，被动式舵机模拟加载装置1000还包括地脚螺栓1023和地脚螺母1024。底座102可通过地脚螺栓1023穿过底板1021的通孔1022和地脚螺母1024固定于地面。
41.在一些实施例中，限位板101安装于底座102上，限位板101位于底座102上方，被动式负载机构300安装于限位板101上。在一些实施例中，限位板101上具有固定孔1013，限位板101与底座102通过固定螺栓103穿过固定孔1013固定连接。在一些实施例中，底座102和限位板101形成龙门式结构，扭转装置200位于龙门式结构内，具体的，扭转装置200位于限位板101下方且位于底座102的中间，弹性装置301位于扭转装置200和限位板101之间。在一些实施例中，扭转装置200可转动地安装于底座102。当然，扭转装置200可以直接与底座可转动连接，也可以是通过其它结构可转动地安装于底座，例如，也可以通过与可转动的舵轴
固定连接，从而可相对底座转动。对于机架100的其它具体结构，本技术一些实施例中，不再做过多限定。
42.在一些实施例中，参考图5-图8，图5为本实用新型一个实施例中的扭转装置的正向的结构示意图。图6为本实用新型一个实施例中的扭转装置的侧向的结构示意图。扭转装置200包括轴套201，所述轴套201内腔用于与舵机的舵轴固定连接。具体的，在一些实施例中，轴套201内腔具有键槽2011，舵机的舵轴通过固定键与轴套201周向固定连接。在一些实施例中，键槽2011具有两个，沿轴套201转动中心轴线对称设置在轴套201内腔。
43.在一些实施例中，轴套201的端部具有多个螺栓孔2012，多个螺栓孔2012沿轴套201的端部周向分布，舵轴可以通过螺栓穿过螺栓孔2012直接与扭转装置200固定连接。在一些实施例中，扭转装置200的两端也可以通过转动轴承与底座102连接。在一些实施例中，轴套201轴向的两端可以通过转动轴承与底座102连接。当然，在本技术的一些优选实施例中，扭转装置200直接通过螺栓穿过螺栓孔2012与舵轴固定连接，结构简单，连接方便，易于调整。
44.在一些实施例中，扭转装置200包括负载板202，负载板202与弹性装置301连接。在一些实施例中，轴套201与负载板202之间设有加强筋203，轴套201和负载板202都与加强筋203固定连接形成整体式扭转块2001。
45.在一些实施例中，弹性装置301为压簧。压簧设置在负载板202背离轴套201的一侧。既在模拟负载时，压簧与舵机的舵轴分别位于负载板202上下的不同侧。在一些实施例中，轴套201设置于负载板202下方的中间位置，压簧具有至少两个，包括第一压簧301a和第二压簧301b，第一压簧301a和第二压簧301b设置在负载板202上方，且位于负载板202横向的两侧。既轴套201作为支点，第一压簧301a和第二压簧301b在两侧分别提供弹力。初始状态下，第一压簧301a和第二压簧301b的初始弹力相等，负载板202两侧受到相同的弹力，该弹力为初始的静态负载力。
46.被动式负载机构300还包括导向柱302，压簧位于限位板101下方并套设在导向柱302上。在一些实施例中，导向柱302套设压簧的一端具有限位挡板3021并与负载板202接触，限位板101具有导向孔1011，导向柱302另一端穿过限位板101的导向孔1011，导向柱302可沿导向孔1011上下运动。压簧设置在限位挡板3021和限位板101之间。限位挡板3021与压簧下端接触，限定压簧下端的行程。限位板101与压簧上端接触，限定压簧上端的行程。
47.在一些实施例中，导向孔1011下方具有定位套1012，定位套1012与限位板101固定连接。定位套1012内径大于压簧外径，导向柱302直径与导向孔1011内径相匹配，压簧内径大于导向柱302直径。导向柱302穿过定位套1012和导向孔1011，压簧在定位套1012和导向柱302的作用下，只能沿垂向压缩和释放弹力。
48.在一些实施例中，第一压簧301a和第二压簧301b分别对应设置第一导向柱302a和第二导向柱302b，第一导向柱302a和第二导向柱302b分别对应设置于第一导向孔1011a和第二导向孔1011b。第一导向孔1011a和第二导向孔1011b对横向称设置于限位板101。如图1所示，在模拟舵机负载时，舵机的舵轴与扭转装置200的轴套201固定连接。舵机工作时，舵轴旋转带动轴套201旋转，从而带动扭转块2001一起转动。以舵轴顺时针旋转为例，当舵轴和轴套201顺时针旋转时，负载板202左侧向上转动，第一导向柱302a向上运动，第一压簧301a进一步压缩，第一压簧301a的弹力增大；负载板202右侧向下转动，第二导向柱302b向
下运动，第二压簧301b伸长，第二压簧301b的弹力减小，第二压簧301b的弹力逐渐释放，从而舵机的左侧受到更大的作用力，实现加载力的模拟。
49.在一些实施例中，被动式负载机构300还包括调节螺母303。具体的，导向柱302一端穿过限位板101上方并与调节螺母303连接，导向柱302另一端穿过限位板101下方并与负载板202接触。通过调节调节螺母303可以调整压簧的初始位置和初始弹力。具体的，导向柱302与调节螺母303连接的一端具有螺纹部，螺纹部与调节螺母303螺纹连接。在一些实施例中，首先将压簧套设于导向柱302，然后将导向柱302从限位板101的下方穿过限位板101的导向孔1011，然后在限位板101上方将调节螺母303螺纹连接于导向柱302，将压簧限制在限位挡板3021和限位板101之间，另外，还可以调节调节螺母303与导向柱302的螺纹部的连接高度，调节第一压簧301a和第二压簧301b的初始位置和长度，从而调节第一压簧301a和第二压簧301b的初始弹力，使第一导向柱302a和第二导向柱302b的下端均与负载板202接触并使负载板202呈水平状态，既对应舵机的初始的静态负载力。对应于不同的舵机，可以提供在自由状态下的长度和/或刚度不同的压簧。舵机工作时，舵轴旋转带动轴套201旋转，从而带动扭转块2001一起转动。以舵轴顺时针旋转为例，当舵轴和轴套201顺时针旋转，转动角度θ时，负载板202左侧向上转动，第一导向柱302a向上运动距离h，第一压簧301a进一步压缩，第一压簧301a的弹力增大；第二导向柱302b由于调节螺母303的限位作用，第二导向柱302b无法向下进一步运动，从而负载板202与第二导向柱302b脱离接触，舵机只受到左侧第一压簧301a的作用力，从而更加精确地模拟加载力。
50.在一些实施例中，负载板202上设有滑动槽2021，滑动槽2021沿负载板202横向延伸，导向柱302套设压簧的一端具有滑动部3022，滑动部3022与滑动槽2021配合，滑动部3022可在滑动槽2021内滑动。
51.在一些实施例中，滑动槽2021横截面为弧形，具体的，可以为半圆形槽。滑动部3022具有球面，滑动部3022的球面与滑动槽2021的半圆形槽相匹配。滑动槽2021可以在横向对导向柱302进行导向，弧形的滑动槽2021和球面滑动部3022配合减小滑动阻力。
52.在一些实施例中，球面与导向柱302为一体式结构，既导向柱302端部直接形成球面，例如，通过磨削方式形成球面。在一些实施例中，滑动部3022包括滚动球，滚动球与导向柱302端部滚动连接，滚动球可在滑动槽2021内滚动。
53.在一些实施例中，所述弹性装置301具有多组，多组弹性装置沿所述扭转装置200的纵向方向分布设置。每组弹性装置至少包括两个弹性装置例如第一压簧301a和第二压簧301b。在一些实施例中，可以并排设置4-8组弹性装置。在图2所示实施例中，并排设置了7组弹性装置301a-301g。对应的，被动式负载机构300的导向柱及其它部件也具有多组。多组弹性装置301a-301g沿所述扭转装置200的纵向方向分布设置，可以使扭转装置200均匀受力，从而使舵轴在轴向上多点均匀受力。
54.在一些实施例中，每组弹性装置301包括第一压簧301a和第二压簧301b。在一些实施例中，每组弹性装置301还可以包括第三压簧和第四压簧(图中未示例)，第一压簧301a和第三压簧设置在负载板202一侧，第二压簧301b和第四压簧设置在负载板202另一侧。第一压簧301a和第三压簧的刚度可以相同或者不同，第二压簧301b和第四压簧的刚度相同或者不同。通过在负载板202横向的两侧分别设置两个压簧，两个压簧的刚度可以设置不同，可以更好地模拟各种状况下的负载情况。当然，在横向方向对应于四个压簧的被动式舵机模
拟加载的其它结构可以适应性设计，在此实施例中不再具体限定。
55.在一些实施例中，负载板202与限位板101之间的初始距离可以调节，从而配合调节螺母303调节压簧的初始长度，在调节压簧的初始弹力的基础上保证导向柱302与负载板202接触。在一些实施例中，可以通过调节垫片调节限位板101安装于底座102的高度。在一些实施例中，也可以调节负载板202的安装高度。在本实施例中，负载板202与限位板101之间的距离的调节方式不做限定。在一些实施例中，限位板101具有上限位板101a和下限位板101b，上限位板101a和下限位板101b平行设置，上限位板101a和下限位板101b之间设置有连接板101c，上限位板101a和下限位板101b之间可以通过连接板101c焊接在一起，连接板101c还起到加强固定作用。上限位板101a与调节螺母303接触，下限位板101b与压簧接触。导向孔1011贯穿上限位板101a和下限位板101b。
56.在一些实施例中，负载板202的上表面是水平面，负载板202在横向方向上是直线，对应的，负载板202呈水平状态时，负载板202与限位板101之间的初始距离相同，滑动槽2021在横向方向上与限位板101之间的初始距离相同。在一些实施例中，在负载板202的横向方向上，负载板202与限位板101之间的初始距离可以不同。例如，负载板202在横向方向上不是水平线，负载板202在横向方向上可以是中心对称的渐开线形状。在一些实施例中，也可以将滑动槽2021的深度设计成不同高度，从而使负载板202呈水平状态时，滑动槽2021在横向方向上与限位板101之间的初始距离不相同。通过设计负载板202在横向方向上的形状和/或滑动槽2021的深度，既负载板202/滑动槽2021与限位板101之间的初始距离,对应负载板202转动时的压簧的行程，可以更好的模拟负载力。
57.在一些实施例中，轴套201上设置有角度标记(图中未示例)，通过角度标记可以直观看到轴套201的转动角度θ。在一些实施例中，导向柱302上设置有长度标记，通过长度标记可以直观看到导向柱302向上运动的距离h。在本实施例中，对于角度标记和长度标记的具体方式不做限定。例如，角度标记可以是在轴套201端面设置的角度刻度线，在机架100上设置有水平刻度线，通过角度刻度线与水平刻度线比较，即可得到轴套201转动的角度。长度标记可以是在导向柱302上端的螺纹部设置的刻度线。通过角度标记和长度标记，可以直接计算出舵机的舵轴转动的角度与被动加载的负载力的大小。
58.当然，在一些实施例中，弹性装置301也可以为拉簧。当弹性装置301为拉簧时，拉簧设置在负载板202与轴套201相同的一侧。既在模拟负载时，拉簧与舵机的舵轴位于负载板202的同侧。当弹性装置301为拉簧时的被动式舵机模拟加载装置1000的其它结构，可以参考压簧的具体结构，在本技术的实施例中，对此不在进行特别限定。
59.在一些实施例中，还提供一种被动式舵机模拟加载系统，所述被动式舵机模拟加载系统包括如上任一实施例所述的被动式舵机模拟加载装置1000，所述被动式舵机模拟加载系统还包括舵机(图中未示意)，所述舵机与所述扭转装置200固定连接。
60.在一些实施例中，舵机包括舵轴，舵轴与扭转装置200的轴套201固定连接。
61.在具体使用时，将舵轴穿过扭转块2001并固连成一体，初始状态下，扭转块2001两侧受到相同的弹力，该弹力为初始的静态负载力；当舵机工作时，舵轴旋转带动扭转块2001一起转动，扭转块2001推动一侧的导向柱302向上移动，并使压簧进一步压缩，压缩侧受到压簧的作用力，从而实现加载力的模拟。
62.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不
用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。