CN104422576A - 一种三爪六自由度振动台面 - Google Patents

Abstract

本发明涉惯组试验工装技术领域，具体涉及一种三爪六自由度振动台面。包括主体部分（1）和三个矩形横梁（4）；主体部分（4）为圆柱体，内部开有通槽（2），具有凸起的环形外沿，上表面上有四个螺纹通孔（3）；横梁（4）的上表面与安装面在同一个平面上；横梁（4）垂向和横向上分别设有一个凸块用于与激振装置连接；垂向凸块（8）上表面开有一个螺纹孔；垂向凸块（8）处横梁（4）的上表面开有一个或者多个螺纹安装孔（10），用于安装传感器。其有益效果在于：采用了三爪梁形式减轻了本六自由度振动台面的重量；三爪形式安装时形成了静定的平面，为被试惯组提供良好的支撑与固定，同时提高了安装效率与安装的精度。

Description

一种三爪六自由度振动台面

技术领域

本发明涉惯组试验工装技术领域，具体涉及一种三爪六自由度振动台面。

背景技术

目前惯组多采用捷联式结构，捷联惯组的使用大大降低了成本。但由于惯组在使用过程中所承受的动力学环境比较恶劣，且易受振动环境影响。为了检验惯组的精度，需要真实的对惯组进行振动环境考核。

以往的捷联惯组的精度考核采用了五个自由度即三个正交线运动和两个角运动，与真实的使用环境有较大差距。因此根据实际需求，必须设计一种新型工装台面能够对捷联式惯组同时施加三个正交线运动和三个角运动，来真实地考核惯组在实际飞行过程中的性能指标。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的问题，提供一种三爪六自由度振动台面，解决了过去无法进行六个自由度振动施加的难题。

实现本发明目的的技术方案：

一种三爪六自由度振动台面，包括主体部分和三个矩形横梁。

主体部分为圆柱体，内部开有通槽，通槽的形状与惯组相配合；圆柱体下表面轴向具有凸起的环形外沿；圆柱体上表面为安装面，安装面上设有四个螺纹通孔，用于与惯组之间进行连接；

主体部分侧面平均分布有三个矩形横梁，横梁的上表面与安装面在同一个平面上；横梁厚度小于圆柱体的高度；每个横梁远离主体部分一端在垂向和横向上分别设有一个安装凸块，用于与激振装置连接；垂向凸块位于横梁的下表面，横向凸块位于横梁侧面，三个横梁的横向凸块从安装面看呈逆时针布置；

在垂向凸块外侧的横梁下表面上有一个定位孔；

在垂向凸块内侧的横梁下表面上有一个吊装孔；

垂向凸块上表面开有一个螺纹孔，用于安装激振装置；垂向凸块处横梁的上表面开有一个或者多个螺纹安装孔，用于安装传感器。

所述横梁靠近主体部分处设有加强筋。

所述垂向凸块和横向凸块上镶有钢丝螺套，用于激振装置的连接和安装。

所述三爪六自由度振动台面材料为铝。

本发明的效果在于：本发明的三爪六自由度振动台面具有刚度大、重量轻，在负载15g的情况下，试验时频率高。由于采用了三爪梁形式，大大减轻了本六自由度振动台面的重量。三爪形式安装时形成了静定的平面，为被试惯组提供良好的支撑与固定，同时提高了安装效率与安装的精度，并且减少了安装使用面积，方便六自由度试验的展开。本台面可以提高六自由度试验的效率，具有较高的安全性和可靠性。

附图说明

图1为一种三爪六自由度振动台面结构俯视图；

图2为图1中的三爪六自由度振动台面结构仰视图；

图3为图1中的三爪六自由度振动台面结构示意图；

图4为图1中横梁的局部结构示意图；

图5为带宽500Hz实际振动控制谱；

图6为带宽1000Hz实际振动控制谱。

图中，1-主体部分，2-通槽，3-螺纹通孔，4-横梁，5-加强筋，6-定位孔，7-吊装孔，8-垂向凸块，9-横向凸块，10-螺纹安装孔，11-外沿。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

一种三爪六自由度振动台面，其结构如图1、图2和图3所示，包括主体部分1和三个矩形横梁4。

主体部分1为圆柱体，内部开有倒角的方形通槽2，通槽2的形状与惯组相配合；圆柱体下表面轴向具有凸起的环形外沿11；圆柱体上表面为安装面，安装面上设有四个螺纹通孔3，用于与惯组之间进行连接；

主体部分1侧面平均分布有三个矩形横梁4，横梁4的上表面与主体部分1的安装面在同一个平面上；横梁4厚度为主体部分1厚度的30%～40%；每个横梁4靠近主体部分1处具有一个三角形的加强筋5；每个横梁4远离主体部分1一端在垂向和横向上分别设有一个凸块，用于与激振装置连接；垂向凸块8位于横梁4的下表面，横向凸块9位于横梁4侧面，三个横梁4的横向凸块9从安装面看呈逆时针布置；每个垂向凸块8和横向凸块9上都镶有钢丝螺套，既增加了连接刚度，又便于激振装置的连接和安装；

如图4所示，在垂向凸块8外侧的横梁4下表面上有一个定位孔6，通过三个横梁4上的三个定位孔6，可以方便快捷地进行台面的安装定位；同时这三个定位孔6可以放入插销，在惯组安装和连接螺钉施加力矩时，可以保护激振设备不受损坏；便于保持试验方法的一致性。

垂向凸块8内侧的横梁4下表面上还有一个吊装孔7，通过这三个吊装孔7可以方便三爪六自由度台面的试验悬吊；通过三点的悬吊，本台面可以形成静定的平面，为被试惯组提供良好的支撑与固定，同时提高了安装效率与安装的精度，并且减少了安装使用面积，方便六自由度试验的展开；时也可以方便试验方法的保持不变。

垂向凸块8上表面开有一个螺纹孔，用于安装激振装置；垂向凸块8处横梁4的上表面开有一个或者多个螺纹安装孔10，用于安装传感器。

经过多轮有限元计算和分析，在对比了三爪六自由度振动台面的材料，尺寸、加强筋的形式和大小，凸台位置，螺孔位置及大小等参数，最终选定了铝作为制作材料。

使用时，把利用吊装孔7将本实施例中的三爪六自由振动台面用橡皮绳悬吊起来，形成静定的平面；在三个横梁4的垂向凸块8和横向凸块9上分别安装一个激振装置，通过横梁4的螺纹安装孔10安装一个或者多个传感器；然后将惯组放置入通槽2当中，利用螺纹通孔3将其固定，即可进行试验。利用多维控制仪控制六个激振装置的振动输出，可以实现施加在惯组上的六个自由度的精确控制。

为了验证本三爪六自由振动台面的实际使用效果，将台面置于六自由度试验系统上，采用的被试件重量15kg，首先采用所需的参考谱对三爪六自由度振动台面进行验证考核，参考谱带宽为20～500Hz，实际振动控制谱如图5所示。从图5可以看出，在控制带宽内，控制误差较小，控制谱全频带都在±3dB以内，无明显超差现象，控制效果很好，符合试验任务的要求。

为了进一步检验本三爪六自由度振动台面的性能，将控制带宽延伸至1000Hz，参考谱带宽为20～1000Hz，实际振动控制谱如图6所示。从图6可以看出，实际控制效果很好，在控制带宽内无明显超差现象。说明本三爪六自由度振动台面具备完成控制带宽1000Hz以内的试验需求的能力，拓展了本台面的应用范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种三爪六自由度振动台面，其特征在于：包括主体部分（1）和三个矩形横梁（4）；

主体部分（1）为圆柱体，内部开有通槽（2），通槽（2）的形状与惯组相配合；圆柱体下表面轴向具有凸起的环形外沿；圆柱体上表面为安装面，安装面上设有四个螺纹通孔（3），用于与惯组之间进行连接；

主体部分（1）侧面平均分布有三个矩形横梁（4），横梁（4）的上表面与安装面在同一个平面上；横梁（4）厚度小于圆柱体的高度；每个横梁（4）远离主体部分（1）一端在垂向和横向上分别设有一个安装凸块，用于与激振装置连接；垂向凸块（8）位于横梁（4）的下表面，横向凸块（9）位于横梁（4）侧面，三个横梁（4）的横向凸块（9）从安装面看呈逆时针布置；在垂向凸块（8）外侧的横梁（4）下表面上有一个定位孔（6）；在垂向凸块（8）内侧的横梁（4）下表面上还有一个吊装孔（7）；

垂向凸块（8）上表面开有一个螺纹孔，用于安装激振装置；垂向凸块（8）处横梁（4）的上表面开有一个或者多个螺纹安装孔（10），用于安装传感器。

2.如权利要求1所述的一种三爪六自由度振动台面，其特征在于：所述横梁（4）靠近主体部分（1）处设有加强筋（5）。

3.如权利要求2所述的一种三爪六自由度振动台面，其特征在于：所述加强筋（5）为三角形。

4.如权利要求1所述的一种三爪六自由度振动台面，其特征在于：所述垂向凸块（8）和横向凸块（9）上镶有钢丝螺套。

5.如权利要求1所述的一种三爪六自由度振动台面，其特征在于：所述三爪六自由度振动台面材料为铝。