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CN108248827B - 一种单梯度载荷机构装置 - Google Patents

一种单梯度载荷机构装置 Download PDF

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Abstract

单梯度载荷机构装置由弹簧来实现力反馈，采用了3种异性摇臂不同组合运动，在输入轴顺时针转动时，摇臂Ⅰ随之顺时针转动，摇臂Ⅱ在摇臂Ⅰ推动下在上方螺栓孔作用下，带动摇臂Ⅲ绕结构支撑点逆时针转动。摇臂Ⅲ逆时针转动，通过连接销拉动抽芯轴部件向右侧运动，滑套与抽芯轴部件固连，弹簧在滑套带动下向右压缩运动，实现载荷力反馈；在输入轴逆时针转动时，摇臂Ⅰ随之逆时针转动，在下方螺栓孔推动作用下，摇臂Ⅱ与摇臂Ⅲ整体绕结构支撑点顺时针转动。摇臂Ⅲ顺时针转动，通过连接销拉动抽芯轴部件向右侧运动，滑套与抽芯轴部件固连，弹簧在滑动套带动下向右压缩运动，实现了输入轴两个不同运动方向下对弹簧相同的压缩运动。

Description

一种单梯度载荷机构装置
技术领域
本发明属于飞机操纵系统领域，具体的涉及一种单梯度载荷机构。
技术背景
载荷机构是一种弹簧机构，也是一种人工感觉装置(即杆力模拟装置)，其功能是模拟飞机操纵面气动铰链力矩的作用，给飞行员提供反馈力，飞行员通过载荷机构力的变化，来感受飞机的飞行姿态，以便更好地操纵飞机。载荷机构是操纵系统中的一个重要组成部分，其工作性能的好坏直接影响飞行员对飞机的操纵，进而影响飞机的安全。
直筒式载荷机构是目前广泛使用的一种弹簧载荷机构形式，这种载荷机构主要由弹簧、外筒、套筒、内轴等组成，其将所有部件置于一筒状封闭壳体内，各运动部件以壳体为导向作拉伸及压缩的直线运动。直筒式载荷机构输入端一般通过拉杆、摇臂等与飞行员操纵链系连接，固定端与飞机机构连接，机构整合度不高。由于部件作直线运动，加之设计上的不完善之处，此种载荷机构使用中存在摩擦力大的问题，而且将弹簧装于外筒内部，也不便于日常的检查和故障更换。
发明内容
本发明的目的：提供一种弹簧载荷机构装置，以解决或至少减轻背景技术中所存在的问题。
本发明的技术方案：提供一种弹簧载荷机构装置，其包括输入轴、摇臂Ⅰ、摇臂Ⅱ、摇臂Ⅲ、抽芯轴部件、弹簧座、弹簧、滑套、连接销。
技术方案
本装置包含输入轴(1)、摇臂Ⅰ(2)、摇臂Ⅱ(3)、摇臂Ⅲ(4)、抽芯轴部件(5)、弹簧座(6)、弹簧(7)、滑套(8)、连接销(9)，结构如图1所示。
其中，所述输入轴(1)为输入接口，一般与机上拉杆或摇臂连接，摇臂Ⅲ(4)上连接孔(43)为结构支撑点；
其中，所述输入轴1为台阶状，大台阶柱径向中心设有通透的通道孔12，输入轴(1)上的连接孔(11)与摇臂Ⅰ(2)上的第一连接孔(21)固定连接，通道孔(12)为抽芯轴部件(5)的活动通道，所述输入轴(1)上的通道孔(12) 不限于圆形、椭圆形、方形，用于让出抽芯轴部件(5)运动通道，如图2所示；
其中，摇臂Ⅰ2为长短臂结构，其摇臂Ⅰ的中心孔21两侧设有下叉耳和上叉耳，上下叉耳两端设有第一连接孔(22)，上下叉耳之间设有短臂23，长臂端部设有第二螺栓连接孔24，短臂23作为弹簧座的支撑；摇臂Ⅰ2上的第三连接孔24与摇臂Ⅱ3上的第二螺栓连接孔32铰接，上下叉耳两端的第二连接孔 22与弹簧座(6)上的中心通孔(61)铰接，摇臂Ⅰ(2)上短臂(23)的端面与摇臂Ⅱ3上凹形槽33的内平面平面接触，如图3所示；
所述摇臂Ⅱ3为凹形结构，第一臂的端部设有第一螺栓连接孔31，第二臂的端部设有第二螺栓连接孔32，其中第二臂开有凹形槽33，两臂之间的平端面为端面34；所述摇臂Ⅱ3上的第一螺栓连接孔31与摇臂Ⅲ(4)上的连接孔(41) 铰接，如图4所示；
摇臂Ⅲ4为V形结构，V形的三个角均为叉耳状，三个角的尖端部均设有连接孔,其中V形上方第一长臂设有第一连接孔41，V形上方第二长臂设有第二连接孔42，V形底部短臂设有第三连接孔43；所述摇臂Ⅲ4上的第二连接孔42 与抽芯轴部件连接头中心的连接孔51通过连接销9铰接，V形第二长臂端部的圆弧面(44)与摇臂Ⅱ(3)上两臂之间的平端面34曲面接触，如图5所示；
所述抽芯轴部件5包括轴杆和连接头，其中连接头中心设有连接孔51，抽芯轴部件的尾端设有螺纹52；抽芯轴部件穿过滑套(8)的内孔(81)后，通过螺母实现紧固，如图6所示；
所述弹簧座6底座上设有连接孔(61)，中心设有通孔(62)，该通孔(62) 与抽芯轴部件(5)滑动配合，如图7所示；
所述滑套(8)设有内孔81，内孔两端连接有槽82，该槽用于固定弹簧7，如图8所示；
弹簧7一端固定在弹簧座6上，一端固定在滑套8上；弹簧座6套在抽芯轴部件5的轴杆上，抽芯轴部件5的轴杆终端通过外端面上的螺母与滑套8固定在一起。
本发明单梯度载荷机构装置由弹簧来实现力反馈，在输入轴顺时针转动时，摇臂Ⅰ随之顺时针转动，摇臂Ⅱ在摇臂Ⅰ推动下在上方螺栓孔作用下，带动摇臂Ⅲ绕结构支撑点逆时针转动。摇臂Ⅲ逆时针转动，通过连接销拉动抽芯轴部件向右侧运动，滑套与抽芯轴部件固连，弹簧在滑动套带动下向右压缩运动，实现载荷力反馈；在输入轴逆时针转动时，摇臂Ⅰ随之逆时针转动，在下方螺栓孔推动作用下，摇臂Ⅱ与摇臂Ⅲ整体绕结构支撑点顺时针转动。摇臂Ⅲ顺时针转动，通过连接销拉动抽芯轴部件向右侧运动，滑套与抽芯轴部件固连，弹簧在滑动套带动下向右压缩运动，实现载荷力反馈。
本发明主要优点(或创新点)
本发明主要优点：①机构整合度高：本发明通过输入轴、摇臂Ⅰ、摇臂Ⅱ、摇臂Ⅲ、抽芯轴部件、弹簧座、弹簧、滑套、连接销的设计，可将载荷机构直接集成在传动链系上，简化了结构形式，无需单独设计连杆、凸轮等传动机构，机构整合度高；②载荷机构摩擦力小：本发明摩擦力主要为在抽芯轴部件和弹簧座滑动摩擦，由于配合面较短，能够显著降低摩擦力；③便于日常的检查和故障更换：本发明的弹簧裸露在产品外面，在日常检查时可以通过目视进行检查，在发生故障时易于进行更换，维护性好。
附图说明：
图1是本发明所述单梯度载荷机构装置结构连接示意图；
图2是本发明所述单梯度载荷机构装置结构分解示意图；
图3是单梯度载荷机构装置中输入轴的结构示意图；
图4是单梯度载荷机构装置中摇臂Ⅰ的结构示意图；
图5是单梯度载荷机构装置中摇臂Ⅱ的结构示意图；
图6是单梯度载荷机构装置中摇臂Ⅲ的结构示意图；
图7是单梯度载荷机构装置中抽芯轴部件的结构示意图；
图8是单梯度载荷机构装置中弹簧座的结构示意图；
图9是单梯度载荷机构装置中滑套的结构示意图；
图中：1-输入轴、2-摇臂Ⅰ、3-摇臂Ⅱ、4-摇臂Ⅲ、5-抽芯轴部件、6-弹簧座、7-弹簧、8-滑套、9-连接销、A-结构支撑点、11-输入轴上的连接孔、12- 输入轴上的通道孔、21-摇臂Ⅰ上的中心孔、22-摇臂Ⅰ上下叉耳两端的第一连接孔、23-摇臂Ⅰ上下叉耳之间的短臂、24-摇臂Ⅰ长臂端部的第二螺栓连接孔、 31-摇臂Ⅱ第一臂端部的第一螺栓连接孔、32-摇臂Ⅱ第二臂端部的第二螺栓连接孔、33-摇臂Ⅱ第二臂的凹形槽、34-摇臂Ⅱ两臂之间的平端面、41-摇臂Ⅲ第一长臂的第一连接孔、42-摇臂Ⅲ第二长臂的第二连接孔、43-摇臂Ⅲ短臂上的第三连接孔、44-摇臂Ⅲ第二长臂端部的圆弧面、51-抽芯轴部件接头中心上的连接孔、52-抽芯轴部件尾端的螺纹、61-弹簧座6底座上的连接孔62-弹簧座中心的通孔、81-滑套的内孔、82-滑套内孔两端的槽。
具体实施方式
本实施方式中，所述单梯度载荷机构装置包含输入轴(1)、摇臂Ⅰ(2)、摇臂Ⅱ(3)、摇臂Ⅲ(4)、抽芯轴部件(5)、弹簧座(6)、弹簧(7)、滑套(8)、连接销(9)，结构如图1所示。
其中，所述输入轴(1)为输入接口，一般与机上拉杆或摇臂连接，摇臂Ⅲ短臂上的第三连接孔(43)为结构支撑点。
其中，所述输入轴上的连接孔(11)与摇臂Ⅰ上下叉耳两端的第一连接孔 (21)固定连接，输入轴上的通道孔(12)为抽芯轴部件(5)的活动通道；
其中，所述摇臂Ⅰ长臂端部的第二螺栓连接孔(24)与摇臂Ⅱ第二臂端部的第二螺栓连接孔(32)铰接，摇臂Ⅰ上下叉耳两端的第一连接孔(22)与弹簧座底座上的连接孔(61)铰接，摇臂Ⅰ上下叉耳之间短臂(23)的端面与摇臂Ⅱ第二臂凹形槽(33)的端面平面接触；
其中，所述摇臂Ⅱ第一臂端部的第一螺栓连接孔(31)与摇臂Ⅲ第一长臂的第一连接孔(41)铰接；
其中，所述摇臂Ⅲ第二长臂的第二连接孔(42)与抽芯轴部件接头中心上的连接孔(51)通过连接销(9)铰接，摇臂Ⅲ第二长臂端部的圆弧面(44)与摇臂Ⅱ两臂之间的平端面(34)曲面接触；
其中，所述抽芯轴部件(5)的尾端穿过滑套的内孔(81)后，通过螺母实现紧固；
其中，所述弹簧座(6)上通孔(62)与抽芯轴部件(5)滑动配合；
其中，所述滑套内孔两端的槽(82)用于弹簧(7)的端面固定；
另外，所述输入轴(1)上的通道孔(12)不限于圆形、椭圆形、方形，用于让出抽芯轴部件(5)运动通道。
本发明单梯度载荷机构装置由弹簧来实现力反馈，在输入轴顺时针转动时，摇臂Ⅰ随之顺时针转动，摇臂Ⅱ在摇臂Ⅰ推动下在上方螺栓孔作用下，带动摇臂Ⅲ绕结构支撑点逆时针转动。摇臂Ⅲ逆时针转动，通过连接销拉动抽芯轴部件向右侧运动，滑套与抽芯轴部件固连，弹簧在滑动套带动下向右压缩运动，实现载荷力反馈；在输入轴逆时针转动时，摇臂Ⅰ随之逆时针转动，在下方螺栓孔推动作用下，摇臂Ⅱ与摇臂Ⅲ整体绕结构支撑点顺时针转动。摇臂Ⅲ顺时针转动，通过连接销拉动抽芯轴部件向右侧运动，滑套与抽芯轴部件固连，弹簧在滑动套带动下向右压缩运动，实现载荷力反馈。

Claims (6)

1.一种单梯度载荷机构，包含输入轴(1)、摇臂Ⅰ(2)、摇臂Ⅱ(3)、摇臂Ⅲ(4)、抽芯轴部件(5)、弹簧座(6)、弹簧(7)、滑套(8)、连接销(9)，其特征在于：摇臂Ⅰ(2)为长短臂结构，其摇臂Ⅰ的中心孔(21)两侧设有下叉耳和上叉耳，摇臂Ⅰ上的第一连接孔Ⅰ(22)设置在上下叉耳两端，上下叉耳之间设有短臂(23)长臂端部设有摇臂Ⅰ长臂端部的第二螺栓连接孔(24)，短臂(23)作为弹簧座的支撑；所述摇臂Ⅱ(3)为凹形结构，第一臂的端部设有摇臂Ⅱ第一臂的第一螺栓连接孔(31)，第二臂的端部设有摇臂Ⅱ第二臂的第二螺栓连接孔Ⅱ(32)，其中第二臂开有凹形槽(33)，两臂之间的平端面为端面(34)；摇臂Ⅲ(4)为V形结构，V形的三个角均为叉耳状，三个角的尖端部均设有连接孔,其中V形上方第一长臂设有摇臂Ⅲ第一长臂的第一连接孔(41)，V形上方第二长臂设有摇臂Ⅲ第二长臂的第二连接孔(42)，V形底部短臂设有摇臂Ⅲ短臂上的第三连接孔(43)；所述输入轴(1)为输入接口，一般与机上拉杆或摇臂连接，摇臂Ⅲ短臂上的第三连接孔(43)为结构支撑点；输入轴上的连接孔(11)与摇臂Ⅰ上的第一连接孔Ⅰ(22)固定连接，通道孔(12)为抽芯轴部件(5)的活动通道；摇臂Ⅰ长臂端部的第二螺栓连接孔(24)与摇臂Ⅱ第二臂的第二螺栓连接孔Ⅱ(32)铰接，摇臂Ⅰ上的第一连接孔Ⅰ(22)与弹簧座(6)上的中心通孔铰接，摇臂Ⅰ(2)上短臂(23)的端面与摇臂Ⅱ(3)上凹形槽(33)的端面平面接触；摇臂Ⅱ(3)上的第一螺栓连接孔(31)与摇臂Ⅲ第一长臂的第一连接孔(41)铰接；摇臂Ⅲ第二长臂的第二连接孔(42)与抽芯轴部件连接头中心的连接孔通过连接销(9)铰接，V形第二长臂端部的圆弧面(44)与摇臂Ⅱ(3)上两臂之间的端面(34)曲面接触；抽芯轴部件穿过滑套(8)的内孔(81)后，通过螺母实现紧固；弹簧(7)一端固定在弹簧座(6)上，一端固定在滑套(8)上；弹簧座(6)套在抽芯轴部件(5)的轴杆上，抽芯轴部件(5)的轴杆终端通过外端面上的螺母与滑套(8)固定在一起。
2.根据权利要求1所述的一种单梯度载荷机构，其特征在于：所述输入轴(1)为台阶状，大台阶柱径向中心设有通透的通道孔(12)。
3.根据权利要求1所述的一种单梯度载荷机构，其特征在于：所述抽芯轴部件(5)包括轴杆和连接头，其中连接头中心设有连接孔，抽芯轴部件的尾端设有螺纹(52)。
4.根据权利要求1所述的一种单梯度载荷机构，其特征在于：所述弹簧座(6)底座上设有连接孔，中心设有通孔，该弹簧座底座上的通孔与抽芯轴部件(5)滑动配合。
5.根据权利要求1所述的一种单梯度载荷机构，其特征在于：所述滑套(8)设有内孔(81)，内孔两端连接有槽(82)，该槽用于固定弹簧(7)。
6.根据权利要求1所述的一种单梯度载荷机构，其特征在于：所述输入轴(1)上的通道孔(12)不限于圆形、椭圆形、方形，用于让出抽芯轴部件(5)运动通道。
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