一种用于测试飞行器舵机偏角的装置

1.本发明涉及舵机测试技术领域，具体为一种用于测试飞行器舵机偏角的装置。


背景技术：

2.飞行器舵机通常由驱动系统、传动系统、舵叶以及控制系统组成,其中传动系统属于一种精度较高的伺服系统,由其控制系统控制电机转动使舵叶产生偏转，进而改变飞行器的飞行方向，在航天工况下，飞行器舵机的工况相当复杂,例如，在频繁换向的情况下要求其传动精度高，传动速度相对较快的情况下要求振动稳定性要好，在载荷质量比相对较大的情况下要求体积小、重量轻、可靠性好，然而传动机构本身存在机械间隙,大载荷或过载还会导致间隙加大,由于间隙的存在，导致传动系统精度以及控制系统精度受到直接的影响，传动机构载荷质量比大,零件的刚度有限,因此构件的弹性变形同样会降低传动系统的精度。
3.目前，测试舵机的传动精度时，采用的技术手段为在舵机空载状态下固定在机械偏角测试装置上，要求舵机的电气零位与机械零位一致，并利用测试仪给每个舵机分别输入不同角度的控制信号，并依次读取舵机对应的机械偏角应满足要求和载荷能力。
4.上述的现有技术显然还存明显的不足，测试仪虽然可以给舵机输入不同角度的控制信号，但是不适用于测试不同风向的气流对传动系统的影响，此外，也无法快速的测试舵机传动机构本身存在的间隙对其机械偏角的影响量。


技术实现要素：

5.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，具备能够模拟出多种不同风向的工况，测试舵机在复杂气流条件下对机械偏角的控制能力，此外能够快速的测试舵机传动机构本身存在的间隙对机械偏角的影响量等优点，解决了传统测试设备不适用于测试不同风向的气流对传动系统的影响，无法快速的测试舵机传动机构本身存在的间隙对机械偏角的影响的问题。
6.（二）技术方案为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，包括壳体、翼板、第一机架和第二机架，所述壳体的一侧设有出风口，所述翼板竖直设置在出风口内，所述壳体的另一侧固定有主风管，所述壳体的上端固定连接有安装架，所述安装架上连接有测量机构；所述测量机构用于测试舵机的机械偏角在翼板受风时的变化，且能够在无风条件下测试机械间隙对舵机机械偏角的影响；所述壳体内设有扰流机构，所述扰流机构用于在测试时提供横风作用在翼板的两侧，使翼板处于不同风向的气流中进行测试舵机调节偏角时的稳定性。
7.优选的，所述壳体的上下两端内壁均通过滚动轴承分别转动连接有转轴和连接
轴，所述转轴和连接轴相对的一端均通过螺栓与翼板固定连接；所述转轴的轴壁上连接有固定环，所述固定环的一侧与测量机构相连，所述固定环的另一侧固定连接有指针，且指针上固定连接有振动传感器，所述安装架的侧壁固定连接有与指针相配合的表盘。
8.优选的，所述测量机构包括连接架，所述连接架与固定环相连，所述连接架的一端固定连接有半齿圈，所述半齿圈的内侧啮合有齿轮，所述齿轮的上端固定连接有齿轮轴，所述安装架的上端通过多个立柱固定连接有安装板和横板，所述齿轮轴通过滚子轴承与安装板的侧壁转动连接；所述横板的上端连接有传动机构，所述传动机构与齿轮轴相连用于驱动半齿圈。
9.优选的，所述传动机构包括电磁铁和永磁铁，所述永磁铁固定在横板的上端，所述横板的上端开设有条形通孔，所述条形通孔内设有连接块，所述连接块的一端与电磁铁的下端固定连接，所述横板的下端固定连接有滑座，所述滑座滑动连接有滑条，所述滑条的一侧固定连接有齿条，所述齿条与齿轮轴啮合。
10.优选的，所述扰流机构包括三通管和两个倾斜设置的导板，两个所述导板对称固定在壳体内，所述导板的一侧固定连接有盒体，所述盒体的侧壁设有排风口，所述排风口倾斜朝向翼板，所述三通管上固定连接有两个导管，两个所述导管远离三通管的一端均穿过壳体的侧壁并与导板的一侧固定连接，所述导管的一侧穿过导板并与盒体的一侧固定连接；所述第一机架上固定连接有第一风机，所述第一风机的排风端通过第一螺纹管与三通管固定连接。
11.优选的，所述壳体内通过滚针轴承转动连接有传动轴，所述盒体的侧壁通过密封轴承与传动轴的轴壁转动连接，所述盒体内设有导流组件，所述导流组件固定在传动轴的轴壁上，所述安装架上固定连接有调节电机，所述调节电机的输出端与传动轴的上端固定连接。
12.优选的，所述导流组件由两个倾斜设置的导流板组成，两个所述导流板均固定在传动轴的轴壁上。
13.优选的，所述盒体的一端设有两个排风部，两个所述排风部呈v形分布且分别位于翼板的两侧，所述排风部的一端均设有弯头，所述排风口开设在弯头处，所述弯头处固定连接有第一风速传感器。
14.优选的，所述第一机架上固定连接有第二风机，所述第二风机的排风端通过第二螺纹管与主风管的一端固定连接，所述壳体的一侧固定连接有第二风速传感器，所述第二风速传感器位于主风管的管口处。
15.优选的，所述壳体的上端固定连接有舵机安装座，所述第二机架固定在壳体的下端。
16.（三）有益效果与现有技术相比，本发明提供了一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，具备以下有益效果：1、本发明在使用的时候，先安装舵机本体，并通过测试仪连接舵机本体使其带动转轴使指针指向表盘的“0”刻度，随后，在无风条件下使用测量机构测试舵机本体的机械间
隙，然后通过第一风机和第二风机工作产生气流，模拟出多种工况测试舵机本体的控制精度和稳定性。
17.2、本发明设置有的测量机构，在使用时，测量飞行器舵机的机械间隙时，先通过测试仪控制舵机本体使指针归零，然后启动电磁铁工作，电磁铁工作时与永磁铁之间产生磁吸力，磁吸力作用在电磁铁上使连接块带动齿条移动，齿条移动带动齿轮轴旋转，齿轮轴旋转带动齿轮使半齿圈转动，半齿圈转动带动连接架使转轴旋转，转轴转动时产生的扭力作用在舵机本体的输出端，同时，转轴上设置的指针指向的角度发生变化，此时记录下数值，然后改变电磁铁的磁极方向，与永磁铁之间产生磁斥力，此时，测量机构则驱动转轴反向转动使指针的角度反向改变，此时记录下数值，最后将两次记录的数值相加，最终得到的数值即为舵机的机械间隙产生的机械偏角值，然后在进入正式的模拟测试时，断开电磁铁的电源，使测试装置处于自然的不受外力的状态，同时，指针与表盘配合可以用于读取整个测试过程中舵机的机械偏角的变化。
18.3、本发明设置有的扰流机构，在使用时，通过使用两个排风部将气流导向翼板的两侧，再通过扰流组件的摆动够改变气流的流向，使作用在翼板侧面的气流速度和气流量可任意调节，实现与主风管输送的气流配合模拟出较为自然的气流，便于测试飞行器舵机在复杂工况下的控制精度和控制稳定性。
附图说明
19.图1为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置结构示意图；图2为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置中壳体的剖视图；图3为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置中盒体的剖视图；图4为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置中测量机构的结构示意图一；图5为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置中测量机构的结构示意图二；图6为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置中测量机构的结构示意图三；图7为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置图5中横板和安装板的剖视图；图8为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置图5中横板和安装板的结构示意图；图9为本发明提出的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置图4中指针、转轴和半齿圈的结构示意图。
20.图中：1、壳体；2、翼板；3、安装架；4、舵机本体；5、舵机安装座；6、调节电机；7、导管；8、第二风机；9、第一风机；10、三通管；11、第一机架；12、第二机架；13、导板；14、传动轴；15、转轴；16、主风管；17、盒体；18、第一风速传感器；19、导流板；20、排风部；21、弯头；22、排风口；23、振动传感器；24、表盘；25、指针；26、连接架；27、半齿圈；28、安装板；29、永磁铁；30、横板；31、电磁铁；32、第二风速传感器；33、滑座；34、齿条；35、齿轮；36、滑条；37、齿轮轴。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1：参照附图1-9,一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，包括壳体1、翼板2、第一机架11和第二机架12，壳体1的一侧设有出风口，翼板2竖直设置在出风口内，壳体1的上下两端内壁均通过滚动轴承分别转动连接有转轴15和连接轴，转轴15和连接轴相对的一端均通过螺栓与翼板2固定连接，转轴15的轴壁上连接有固定环，固定环的一侧与测量机构相连，固定环的另一侧固定连接有指针25，且指针25上固定连接有振动传感器23，安装架3的侧壁固定连接有与指针25相配合的表盘24，壳体1的另一侧固定有主风管16，壳体1的上端固定连接有安装架3，安装架3上连接有测量机构，测量机构用于测试舵机的机械偏角在翼板2受风时的变化，且能够在无风条件下测试机械间隙对舵机机械偏角的影响；壳体1内设有扰流机构，扰流机构用于在测试时提供横风作用在翼板2的两侧，使翼板2处于不同风向的气流中测试舵机调节偏角时的稳定性，第一机架11上固定连接有第二风机8，第二风机8的排风端通过第二螺纹管与主风管16的一端固定连接，壳体1的一侧固定连接有第二风速传感器32，第二风速传感器32位于主风管16的管口处，壳体1的上端固定连接有舵机安装座5，通过舵机安装座5固定安装待测试的舵机本体4，使用连轴器将舵机本体4的输出端与转轴15的上端同轴心连接，第二机架12固定在壳体1的下端。
23.本发明在使用的时候，使用连轴器将舵机本体4的输出端与转轴15的上端同轴心连接，然后使用现有的测试仪（图中未示出）连接舵机本体4使其带动转轴15使指针25指向表盘24的“0”刻度，然后在无风条件下使用测量机构测试舵机本体4的机械间隙，以及该间隙的存在对舵机机械偏角的影响，之后启动第二风机8工作产生气流，气流沿第二螺纹管和主风管16进入到壳体1中，此时通过舵机本体4控制翼板2的倾斜角度，使翼板2与气流接触的角度发生改变，可以模拟出多种工况测试舵机本体4的控制精度和稳定性，具体如下：其一、舵机本体4的机械偏角无变化，即指针25指向表盘24的“0”刻度，此时，翼板2与气流方向处于一个相对平行的状态，保持一定的气流速度，带气流速度稳定后，可通过读取测试仪的对应数据、观察指针25的角度变化和振动传感器的数值，进而实现综合判断舵机本体4的机械间隙对其控制精度和控制稳定性的影响；在记录下各项数据后，启动扰流机构提供横风作用在翼板2的两侧，使翼板2处于不同风向的气流中，再次通过记录各项数据，以此判断舵机本体4存在的机械间隙对其控制精度和控制稳定性的影响。
24.其二、舵机本体4的机械偏角产生固定角度的变化，通过利用测试仪给舵机本体4分别输入不同角度的控制信号，使舵机本体4带动转轴15改变翼板2的角度，可以模拟飞行器上升或是下降时机翼在气流中的受力情况，此时，通过读取和记录相应的数据，计算其控制精度和控制稳定性；记录下各项数据后，启动扰流机构提供气流作用在翼板2的两侧，使翼板2处于不同风向的气流中，再次记录各项数据，进而实现判断在升降过程中舵机本体4的控制精度和
控制稳定性。
25.其三、舵机本体4的机械偏角固定在特定的角度时，第一风机9和第二风机8的所提供的气流速度均通过外部的控制器进行控制和进行任意调节，实现模拟飞行器在不稳定的气流中机械偏角产生固定变化时，测试舵机本体4的控制精度和控制稳定性。
26.其四、舵机本体4的机械偏角产生连续的交替变化，通过测试仪给出连续角度变化的信号，使舵机本体4做出连续的往复控制动作，且通过控制第一风机9和第二风机8提供不同气流，实现模拟飞行器在不稳定的气流中连续产生机械偏角变化时，测试舵机本体4的控制精度和控制稳定性。
27.其五、通过测试仪控制舵机本体4的机械偏角固定至某一角度，即使翼板2处于某一偏转角度，此时可以仅开启扰流机构，且使扰流机构的一侧气流量处于最大值，此时翼板2受单一的侧向风，进而可以利用气流作用在翼板2上的阻力，测试飞行器舵机传动系统的机械强度和弹性形变量，用于测试飞行器舵机传动系统的最大载荷量，同时也可通过将翼板2调节至最大偏转角度，开启第二风机8并将风量逐渐增大，进行测试。
28.实施例2：基于实施例1有所不同的是；参照附图4-9,测量机构包括连接架26，连接架26与固定环相连，连接架26的一端固定连接有半齿圈27，半齿圈27的内侧啮合有齿轮35，齿轮35的上端固定连接有齿轮轴37，安装架3的上端通过多个立柱固定连接有安装板28和横板30，齿轮轴37通过滚子轴承与安装板28的侧壁转动连接，横板30的上端连接有传动机构，传动机构与齿轮轴37相连用于驱动半齿圈27；传动机构包括电磁铁31和永磁铁29，永磁铁29固定在横板30的上端，横板30的上端开设有条形通孔，条形通孔内设有连接块，连接块的一端与电磁铁31的下端固定连接，横板30的下端固定连接有滑座33，滑座33滑动连接有滑条36，滑条36的一侧固定连接有齿条34，齿条34与齿轮轴37啮合。
29.本发明设置有的测量机构，在使用时，测量飞行器舵机的机械间隙时，先通过测试仪控制舵机本体4使指针25归零，然后启动电磁铁31工作，电磁铁31工作时与永磁铁29之间产生磁吸力，磁吸力作用在电磁铁31上使连接块带动齿条34移动，齿条34移动带动齿轮轴37旋转，齿轮轴37旋转带动齿轮35使半齿圈27转动，半齿圈27转动带动连接架26使转轴15旋转，转轴15转动时产生的扭力作用在舵机本体4的输出端，同时，转轴15上设置的指针25指向的角度发生变化，此时记录下数值，然后改变电磁铁31的磁极方向，与永磁铁29之间产生磁斥力，此时，测量机构则驱动转轴15反向转动使指针25的角度反向改变，此时记录下数值，最后将两次记录的数值相加，最终得到的数值即为舵机的机械间隙产生的机械偏角值，然后在进入模拟测试时，断开电磁铁31的电源，使测试装置处于自然状态，同时，指针25与表盘24配合可以用于读取整个测试过程中舵机的机械偏角的变化。
30.实施例3：基于实施例1有所不同的是；参照附图2-3,扰流机构包括三通管10和两个倾斜设置的导板13，两个导板13对称固定在壳体1内，导板13的一侧固定连接有盒体17，盒体17的侧壁设有排风口22，排风口22倾斜朝向翼板2，盒体17的一端设有两个排风部20，两个排风部20呈v形分布且分别位于翼板2的两侧，排风部20的一端均设有弯头21，排风口22开设在弯头21处，弯头21处固定连接有第一风速传感器18，三通管10上固定连接有两个导管7，两个导管7远离三通管10的一端
均穿过壳体1的侧壁并与导板13的一侧固定连接，导管7的一侧穿过导板13并与盒体17的一侧固定连接，第一机架11上固定连接有第一风机9，第一风机9的排风端通过第一螺纹管与三通管10固定连接；壳体1内通过滚针轴承转动连接有传动轴14，盒体17的侧壁通过密封轴承与传动轴14的轴壁转动连接，盒体17内设有导流组件，导流组件固定在传动轴14的轴壁上，导流组件由两个倾斜设置的导流板19组成，两个导流板19均固定在传动轴14的轴壁上，安装架3上固定连接有调节电机6，调节电机6的输出端与传动轴14的上端固定连接。
31.本发明设置有的扰流机构，在使用时，第一风机9工作产生气流经过第一螺纹管进入到三通管10内，三通管10中的气流经过导管7进入到盒体17，盒体17上设置的两个排风部20将气流导向翼板2的两侧，进而可以在翼板2的两侧提供侧向的气流，且通过控制调节电机6使传动轴14旋转，传动轴14旋转时带动扰流组件摆动，扰流组件摆动时通过导流板19改变气流的流向，使两个排风部20排出的气流速度和气流量发生改变，最终使作用在翼板2侧面的气流速度和气流量可任意调节，实现与主风管16输送的气流配合模拟出较为自然的气流，测试复杂工况下的气流对舵机机械偏角的影响，便于测试飞行器舵机在复杂工况下的控制精度和控制稳定性。
32.需要说明的是，术语“包括”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的设备，不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，包括壳体（1）、翼板（2）、第一机架（11）和第二机架（12），其特征在于：所述壳体（1）的一侧设有出风口，所述翼板（2）竖直设置在出风口内，所述壳体（1）的另一侧固定有主风管（16），所述壳体（1）的上端固定连接有安装架（3），所述安装架（3）上连接有测量机构；所述测量机构用于测试舵机的机械偏角在翼板（2）受风时的变化，且能够在无风条件下测试机械间隙对舵机机械偏角的影响；所述壳体（1）内设有扰流机构，所述扰流机构用于在测试时提供横风作用在翼板（2）的两侧，使翼板（2）处于不同风向的气流中测试舵机调节偏角时的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述壳体（1）的上下两端内壁均通过滚动轴承分别转动连接有转轴（15）和连接轴，所述转轴（15）和连接轴相对的一端均通过螺栓与翼板（2）固定连接；所述转轴（15）的轴壁上连接有固定环，所述固定环的一侧与测量机构相连，所述固定环的另一侧固定连接有指针（25），且指针（25）上固定连接有振动传感器（23），所述安装架（3）的侧壁固定连接有与指针（25）相配合的表盘（24）。3.根据权利要求2所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述测量机构包括连接架（26），所述连接架（26）与固定环相连，所述连接架（26）的一端固定连接有半齿圈（27），所述半齿圈（27）的内侧啮合有齿轮（35），所述齿轮（35）的上端固定连接有齿轮轴（37），所述安装架（3）的上端通过多个立柱固定连接有安装板（28）和横板（30），所述齿轮轴（37）通过滚子轴承与安装板（28）的侧壁转动连接；所述横板（30）的上端连接有传动机构，所述传动机构与齿轮轴（37）相连用于驱动半齿圈（27）。4.根据权利要求3所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述传动机构包括电磁铁（31）和永磁铁（29），所述永磁铁（29）固定在横板（30）的上端，所述横板（30）的上端开设有条形通孔，所述条形通孔内设有连接块，所述连接块的一端与电磁铁（31）的下端固定连接，所述横板（30）的下端固定连接有滑座（33），所述滑座（33）滑动连接有滑条（36），所述滑条（36）的一侧固定连接有齿条（34），所述齿条（34）与齿轮轴（37）啮合。5.根据权利要求1所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述扰流机构包括三通管（10）和两个倾斜设置的导板（13），两个所述导板（13）对称固定在壳体（1）内，所述导板（13）的一侧固定连接有盒体（17），所述盒体（17）的侧壁设有排风口（22），所述排风口（22）倾斜朝向翼板（2），所述三通管（10）上固定连接有两个导管（7），两个所述导管（7）远离三通管（10）的一端均穿过壳体（1）的侧壁并与导板（13）的一侧固定连接，所述导管（7）的一侧穿过导板（13）并与盒体（17）的一侧固定连接；所述第一机架（11）上固定连接有第一风机（9），所述第一风机（9）的排风端通过第一螺纹管与三通管（10）固定连接。6.根据权利要求5所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述壳体（1）内通过滚针轴承转动连接有传动轴（14），所述盒体（17）的侧壁通过密封轴承与传动轴（14）的轴壁转动连接，所述盒体（17）内设有导流组件，所述导流组件固定在传动轴（14）的轴壁上，所述安装架（3）上固定连接有调节电机（6），所述调节电机（6）的输出端与传动轴（14）的上端固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述导流组件由两个倾斜设置的导流板（19）组成，两个所述导流板（19）均固定在传动轴（14）的轴壁上。8.根据权利要求5所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述盒体（17）的一端设有两个排风部（20），两个所述排风部（20）呈v形分布且分别位于翼板（2）的两侧，所述排风部（20）的一端均设有弯头（21），所述排风口（22）开设在弯头（21）处，所述弯头（21）处固定连接有第一风速传感器（18）。9.根据权利要求1所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述第一机架（11）上固定连接有第二风机（8），所述第二风机（8）的排风端通过第二螺纹管与主风管（16）的一端固定连接，所述壳体（1）的一侧固定连接有第二风速传感器（32），所述第二风速传感器（32）位于主风管（16）的管口处。10.根据权利要求1所述的一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，其特征在于：所述壳体（1）的上端固定连接有舵机安装座（5），所述第二机架（12）固定在壳体（1）的下端。

技术总结
本发明涉及舵机测试技术领域，且公开了一种用于测试飞行器舵机偏角的装置，包括壳体、翼板、第一机架和第二机架，壳体的一侧设有出风口，翼板竖直设置在出风口内，壳体的另一侧固定有主风管，壳体的上端固定连接有安装架，安装架上连接有测量机构，测量机构用于测试舵机的机械偏角在翼板受风时的变化，且能够在无风条件下测试机械间隙对舵机机械偏角的影响，壳体内设有扰流机构，扰流机构用于在测试时提供横风作用在翼板的两侧。该用于测试飞行器舵机偏角的装置，可以模拟出多种不同风向的工况，测试舵机在复杂气流条件下对机械偏角的控制能力，此外能够快速的测试舵机传动机构本身存在的间隙对机械偏角的影响量。存在的间隙对机械偏角的影响量。存在的间隙对机械偏角的影响量。


技术研发人员：付朝阳 平双瑞 张守旭 郑美云 刘景林
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/4/17