穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)設(shè)計研制

關(guān)秋娟

摘 ?要 ?論述了模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)，使模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。進(jìn)行穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的設(shè)計研制。

關(guān)鍵詞 ?模擬結(jié)構(gòu);真實結(jié)構(gòu);設(shè)計研制

中圖分類號：TH12 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）22-0013-02

穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)（以下簡稱：模擬結(jié)構(gòu)）是進(jìn)行穩(wěn)定性試驗的結(jié)構(gòu)裝置，對該裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計。

模擬結(jié)構(gòu)提供緩沖機構(gòu)主/輔支柱的安裝接口，并模擬相應(yīng)的質(zhì)量特性。試驗時，用模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)，模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。

1 ?穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)

模擬結(jié)構(gòu)輸入條件要求：

1）坐標(biāo)系定義。

機械坐標(biāo)系（O-XYZ）定義如下：1）坐標(biāo)原點O：對接環(huán)下端框、對接法蘭的理論圓心;2）X軸：過坐標(biāo)原點，垂直于分離面指向主結(jié)構(gòu)方向為正;3）Z軸：過坐標(biāo)原點指向轉(zhuǎn)移機構(gòu)方向;4）Y軸：與Z軸、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

質(zhì)心坐標(biāo)系（O1-X1Y1Z1）定義如下：1）坐標(biāo)原點O1：質(zhì)心位置;2）Z1軸：平行于機械坐標(biāo)系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機械坐標(biāo)系的Y軸繞X軸旋轉(zhuǎn)-45°得到;4）Z1軸：與Z1軸、Y1軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

2）質(zhì)量特性。

質(zhì)量特性如表1所示。

3）結(jié)構(gòu)尺寸。

外形尺寸為：3133.2 mm（長）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結(jié)構(gòu)部分尺寸為：2500 mm（長）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細(xì)尺寸見圖1。

圖1 ?著陸器主結(jié)構(gòu)尺寸

2 ?模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的總體設(shè)計及組成

模擬結(jié)構(gòu)外形尺寸與主結(jié)構(gòu)部分一致，模擬緩沖機構(gòu)與主結(jié)構(gòu)的接口、對接環(huán)與支架車的接口，質(zhì)量特性與報表1所列項目接近，通過配重調(diào)節(jié)以滿足要求。

模擬結(jié)構(gòu)由主框架、頂板、底板、測量設(shè)備安裝平臺、4個主支柱安裝座、8個輔助支柱安裝座、4個主支柱三維力傳感器模擬件、8個輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個主支柱三維力傳感器連接件、8個輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機構(gòu)的主支柱和輔助支柱與結(jié)構(gòu)間安裝三維力傳感器。主支柱三維力傳感器的軸線與所連接主支柱軸線組成的平面垂直于機械坐標(biāo)系的YOZ面。

3 ?模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品相關(guān)零件的設(shè)計及相應(yīng)的調(diào)整

1）主支柱三維力傳感器連接件的設(shè)計。

主支柱三維力傳感器連接件用于連接三維力傳感器和主支柱接頭，其連接孔的尺寸要求見圖2。由此設(shè)計出主支柱三維力傳感器連接件如圖所示。

圖2 ?主支柱三維力傳感器連接件與主支柱的連接孔位置及尺寸圖

2）輔助支柱安裝座設(shè)計及變更。

根據(jù)提供資料，輔助支柱安裝座用于三維力傳感器與模擬結(jié)構(gòu)間的連接。要求用45鋼，但45鋼材質(zhì)焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

3）配重的設(shè)計及變更。

配重懸掛于模擬主結(jié)構(gòu)的±Y側(cè)、±Z側(cè)、頂板和底板上，配重塊分3類共計44個，分別為：5 kg配重20個，與結(jié)構(gòu)間通過M16的螺釘連接;10 kg配重20個，與結(jié)構(gòu)間通過M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個，詳細(xì)尺寸圖3，其與主結(jié)構(gòu)連接后交付。

25.6 kg配重是焊接結(jié)構(gòu)，參考資料提供為45鋼，因45鋼材質(zhì)焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

另外25.6 kg配重提供數(shù)據(jù)，詳細(xì)尺寸見圖3，但考慮到實際情況，在安排鉆孔工序前發(fā)現(xiàn)10-φ11孔的位置有幾處正好在槽鋼邊緣處，鉆孔難度比較大。在不影響使用性能的基礎(chǔ)上，調(diào)整鉆孔位置。

圖3 ?25.6kg配重圖

4）剛性模擬件的設(shè)計與變更。

剛性模擬件共10件，材料為2A14T6。產(chǎn)品加工完成后需進(jìn)行硫酸陽極化處理。這里有一個材質(zhì)上的變化，我們把2A14T6材料改用2A12T4材料。原因是2A14T6，屬于硬鋁合金又屬于鍛鋁合金;2A12T4鍛件也是典型硬鋁合金又屬于鍛鋁合金，其成份比較合理，綜合性能較好。由于2A14T6材料比較少見，市場上不容易買到，很難訂貨;2A12對應(yīng)美國2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國家都生產(chǎn)這個合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點是：強度高，有一定的耐熱性。因此我們將剛性模擬件，材料為2A14T6用2A12T4鍛件代料。

5）對接環(huán)接口的設(shè)計。

對接環(huán)提供的接口的設(shè)計遵循開孔和功能詳細(xì)說明原則：48-φ7為與質(zhì)量特性測試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷釘孔，保證對接環(huán)與質(zhì)量特性測試工裝的對接要求，銷釘?shù)奈恢枚葹棣?.1。

6）頂板提供接口及不影響對接的局部更改。

穩(wěn)定性試驗器頂板需提供28個φ17 mm的吊點連接孔、40個φ11 mm配重連接孔和129個φ11 mm的設(shè)備安裝孔。

文件中提供數(shù)據(jù)40個φ11 mm的位置，在安排鉆孔工序前發(fā)現(xiàn)40-φ11孔的位置有幾個孔正好在槽鋼邊緣處，鉆孔難度比較大。在不影響使用性能的基礎(chǔ)上，調(diào)整鉆孔位置。

7）質(zhì)心萬向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的接口設(shè)計。

文件中提供，質(zhì)心萬向吊具用于穩(wěn)定性試驗中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗前需將其固定在試驗器質(zhì)心處，其主要由118型單列向心球軸承、角框、圈框、M10X1.25螺釘、M8吊環(huán)螺釘?shù)冉M成，118型單列向心球軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)圈直徑為90 mm，外圈直徑為140 mm，寬為24 mm，軸承外圈與圈框之間采用過盈配合。質(zhì)心萬向吊具的裝配圖見圖4。

為了更加穩(wěn)固的完成質(zhì)心萬向吊具用于穩(wěn)定性試驗中連接水平拉繩，獲得水平著陸速度的功能，經(jīng)同意，將質(zhì)心萬向吊具做了一些設(shè)計改動，主要是吊環(huán)螺釘由M8吊環(huán)螺釘改為M12吊環(huán)螺釘，M10X1.25螺釘改為M12X1.25螺釘。

圖4 ?質(zhì)心萬向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的裝配圖

8）小結(jié)。

以上是模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品相關(guān)零件的設(shè)計及相應(yīng)的調(diào)整情況。做了如下試驗證明產(chǎn)品設(shè)計的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對質(zhì)心進(jìn)行了初樣測定。

2011年6月13日，進(jìn)行了對接試驗和與質(zhì)測工裝或總裝支架車間的對接試驗，測量結(jié)果滿足技術(shù)文件要求。

2011年6月14日，進(jìn)行了機械坐標(biāo)系下的質(zhì)心位置以及質(zhì)心坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動慣量的正式測量，測量結(jié)果滿足技術(shù)文件

要求。

4 ?結(jié)論

穩(wěn)定性試驗的結(jié)構(gòu)設(shè)計研制，提供緩沖機構(gòu)主/輔支柱的安裝接口，保證了對接環(huán)與質(zhì)量特性測試工裝的成功對接。穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。試驗時，模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)進(jìn)行的試驗結(jié)果滿足技術(shù)文件的各項要求，具有可執(zhí)行性，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。這項產(chǎn)品已經(jīng)在2011年7月成功交付，這項產(chǎn)品的設(shè)計研制為新光公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

[1]穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)研制及驗收技術(shù)要求.endprint

摘 ?要 ?論述了模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)，使模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。進(jìn)行穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的設(shè)計研制。

關(guān)鍵詞 ?模擬結(jié)構(gòu);真實結(jié)構(gòu);設(shè)計研制

中圖分類號：TH12 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）22-0013-02

穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)（以下簡稱：模擬結(jié)構(gòu)）是進(jìn)行穩(wěn)定性試驗的結(jié)構(gòu)裝置，對該裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計。

模擬結(jié)構(gòu)提供緩沖機構(gòu)主/輔支柱的安裝接口，并模擬相應(yīng)的質(zhì)量特性。試驗時，用模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)，模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。

1 ?穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)

模擬結(jié)構(gòu)輸入條件要求：

1）坐標(biāo)系定義。

機械坐標(biāo)系（O-XYZ）定義如下：1）坐標(biāo)原點O：對接環(huán)下端框、對接法蘭的理論圓心;2）X軸：過坐標(biāo)原點，垂直于分離面指向主結(jié)構(gòu)方向為正;3）Z軸：過坐標(biāo)原點指向轉(zhuǎn)移機構(gòu)方向;4）Y軸：與Z軸、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

質(zhì)心坐標(biāo)系（O1-X1Y1Z1）定義如下：1）坐標(biāo)原點O1：質(zhì)心位置;2）Z1軸：平行于機械坐標(biāo)系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機械坐標(biāo)系的Y軸繞X軸旋轉(zhuǎn)-45°得到;4）Z1軸：與Z1軸、Y1軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

2）質(zhì)量特性。

質(zhì)量特性如表1所示。

3）結(jié)構(gòu)尺寸。

外形尺寸為：3133.2 mm（長）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結(jié)構(gòu)部分尺寸為：2500 mm（長）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細(xì)尺寸見圖1。

圖1 ?著陸器主結(jié)構(gòu)尺寸

2 ?模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的總體設(shè)計及組成

模擬結(jié)構(gòu)外形尺寸與主結(jié)構(gòu)部分一致，模擬緩沖機構(gòu)與主結(jié)構(gòu)的接口、對接環(huán)與支架車的接口，質(zhì)量特性與報表1所列項目接近，通過配重調(diào)節(jié)以滿足要求。

模擬結(jié)構(gòu)由主框架、頂板、底板、測量設(shè)備安裝平臺、4個主支柱安裝座、8個輔助支柱安裝座、4個主支柱三維力傳感器模擬件、8個輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個主支柱三維力傳感器連接件、8個輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機構(gòu)的主支柱和輔助支柱與結(jié)構(gòu)間安裝三維力傳感器。主支柱三維力傳感器的軸線與所連接主支柱軸線組成的平面垂直于機械坐標(biāo)系的YOZ面。

3 ?模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品相關(guān)零件的設(shè)計及相應(yīng)的調(diào)整

1）主支柱三維力傳感器連接件的設(shè)計。

主支柱三維力傳感器連接件用于連接三維力傳感器和主支柱接頭，其連接孔的尺寸要求見圖2。由此設(shè)計出主支柱三維力傳感器連接件如圖所示。

圖2 ?主支柱三維力傳感器連接件與主支柱的連接孔位置及尺寸圖

2）輔助支柱安裝座設(shè)計及變更。

根據(jù)提供資料，輔助支柱安裝座用于三維力傳感器與模擬結(jié)構(gòu)間的連接。要求用45鋼，但45鋼材質(zhì)焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

3）配重的設(shè)計及變更。

配重懸掛于模擬主結(jié)構(gòu)的±Y側(cè)、±Z側(cè)、頂板和底板上，配重塊分3類共計44個，分別為：5 kg配重20個，與結(jié)構(gòu)間通過M16的螺釘連接;10 kg配重20個，與結(jié)構(gòu)間通過M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個，詳細(xì)尺寸圖3，其與主結(jié)構(gòu)連接后交付。

25.6 kg配重是焊接結(jié)構(gòu)，參考資料提供為45鋼，因45鋼材質(zhì)焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

另外25.6 kg配重提供數(shù)據(jù)，詳細(xì)尺寸見圖3，但考慮到實際情況，在安排鉆孔工序前發(fā)現(xiàn)10-φ11孔的位置有幾處正好在槽鋼邊緣處，鉆孔難度比較大。在不影響使用性能的基礎(chǔ)上，調(diào)整鉆孔位置。

圖3 ?25.6kg配重圖

4）剛性模擬件的設(shè)計與變更。

剛性模擬件共10件，材料為2A14T6。產(chǎn)品加工完成后需進(jìn)行硫酸陽極化處理。這里有一個材質(zhì)上的變化，我們把2A14T6材料改用2A12T4材料。原因是2A14T6，屬于硬鋁合金又屬于鍛鋁合金;2A12T4鍛件也是典型硬鋁合金又屬于鍛鋁合金，其成份比較合理，綜合性能較好。由于2A14T6材料比較少見，市場上不容易買到，很難訂貨;2A12對應(yīng)美國2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國家都生產(chǎn)這個合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點是：強度高，有一定的耐熱性。因此我們將剛性模擬件，材料為2A14T6用2A12T4鍛件代料。

5）對接環(huán)接口的設(shè)計。

對接環(huán)提供的接口的設(shè)計遵循開孔和功能詳細(xì)說明原則：48-φ7為與質(zhì)量特性測試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷釘孔，保證對接環(huán)與質(zhì)量特性測試工裝的對接要求，銷釘?shù)奈恢枚葹棣?.1。

6）頂板提供接口及不影響對接的局部更改。

穩(wěn)定性試驗器頂板需提供28個φ17 mm的吊點連接孔、40個φ11 mm配重連接孔和129個φ11 mm的設(shè)備安裝孔。

文件中提供數(shù)據(jù)40個φ11 mm的位置，在安排鉆孔工序前發(fā)現(xiàn)40-φ11孔的位置有幾個孔正好在槽鋼邊緣處，鉆孔難度比較大。在不影響使用性能的基礎(chǔ)上，調(diào)整鉆孔位置。

7）質(zhì)心萬向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的接口設(shè)計。

文件中提供，質(zhì)心萬向吊具用于穩(wěn)定性試驗中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗前需將其固定在試驗器質(zhì)心處，其主要由118型單列向心球軸承、角框、圈框、M10X1.25螺釘、M8吊環(huán)螺釘?shù)冉M成，118型單列向心球軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)圈直徑為90 mm，外圈直徑為140 mm，寬為24 mm，軸承外圈與圈框之間采用過盈配合。質(zhì)心萬向吊具的裝配圖見圖4。

為了更加穩(wěn)固的完成質(zhì)心萬向吊具用于穩(wěn)定性試驗中連接水平拉繩，獲得水平著陸速度的功能，經(jīng)同意，將質(zhì)心萬向吊具做了一些設(shè)計改動，主要是吊環(huán)螺釘由M8吊環(huán)螺釘改為M12吊環(huán)螺釘，M10X1.25螺釘改為M12X1.25螺釘。

圖4 ?質(zhì)心萬向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的裝配圖

8）小結(jié)。

以上是模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品相關(guān)零件的設(shè)計及相應(yīng)的調(diào)整情況。做了如下試驗證明產(chǎn)品設(shè)計的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對質(zhì)心進(jìn)行了初樣測定。

2011年6月13日，進(jìn)行了對接試驗和與質(zhì)測工裝或總裝支架車間的對接試驗，測量結(jié)果滿足技術(shù)文件要求。

2011年6月14日，進(jìn)行了機械坐標(biāo)系下的質(zhì)心位置以及質(zhì)心坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動慣量的正式測量，測量結(jié)果滿足技術(shù)文件

要求。

4 ?結(jié)論

穩(wěn)定性試驗的結(jié)構(gòu)設(shè)計研制，提供緩沖機構(gòu)主/輔支柱的安裝接口，保證了對接環(huán)與質(zhì)量特性測試工裝的成功對接。穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。試驗時，模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)進(jìn)行的試驗結(jié)果滿足技術(shù)文件的各項要求，具有可執(zhí)行性，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。這項產(chǎn)品已經(jīng)在2011年7月成功交付，這項產(chǎn)品的設(shè)計研制為新光公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

[1]穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)研制及驗收技術(shù)要求.endprint

摘 ?要 ?論述了模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)，使模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。進(jìn)行穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的設(shè)計研制。

關(guān)鍵詞 ?模擬結(jié)構(gòu);真實結(jié)構(gòu);設(shè)計研制

中圖分類號：TH12 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）22-0013-02

穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)（以下簡稱：模擬結(jié)構(gòu)）是進(jìn)行穩(wěn)定性試驗的結(jié)構(gòu)裝置，對該裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計。

模擬結(jié)構(gòu)提供緩沖機構(gòu)主/輔支柱的安裝接口，并模擬相應(yīng)的質(zhì)量特性。試驗時，用模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)，模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。

1 ?穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)

模擬結(jié)構(gòu)輸入條件要求：

1）坐標(biāo)系定義。

機械坐標(biāo)系（O-XYZ）定義如下：1）坐標(biāo)原點O：對接環(huán)下端框、對接法蘭的理論圓心;2）X軸：過坐標(biāo)原點，垂直于分離面指向主結(jié)構(gòu)方向為正;3）Z軸：過坐標(biāo)原點指向轉(zhuǎn)移機構(gòu)方向;4）Y軸：與Z軸、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

質(zhì)心坐標(biāo)系（O1-X1Y1Z1）定義如下：1）坐標(biāo)原點O1：質(zhì)心位置;2）Z1軸：平行于機械坐標(biāo)系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機械坐標(biāo)系的Y軸繞X軸旋轉(zhuǎn)-45°得到;4）Z1軸：與Z1軸、Y1軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

2）質(zhì)量特性。

質(zhì)量特性如表1所示。

3）結(jié)構(gòu)尺寸。

外形尺寸為：3133.2 mm（長）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結(jié)構(gòu)部分尺寸為：2500 mm（長）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細(xì)尺寸見圖1。

圖1 ?著陸器主結(jié)構(gòu)尺寸

2 ?模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的總體設(shè)計及組成

模擬結(jié)構(gòu)外形尺寸與主結(jié)構(gòu)部分一致，模擬緩沖機構(gòu)與主結(jié)構(gòu)的接口、對接環(huán)與支架車的接口，質(zhì)量特性與報表1所列項目接近，通過配重調(diào)節(jié)以滿足要求。

模擬結(jié)構(gòu)由主框架、頂板、底板、測量設(shè)備安裝平臺、4個主支柱安裝座、8個輔助支柱安裝座、4個主支柱三維力傳感器模擬件、8個輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個主支柱三維力傳感器連接件、8個輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機構(gòu)的主支柱和輔助支柱與結(jié)構(gòu)間安裝三維力傳感器。主支柱三維力傳感器的軸線與所連接主支柱軸線組成的平面垂直于機械坐標(biāo)系的YOZ面。

3 ?模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品相關(guān)零件的設(shè)計及相應(yīng)的調(diào)整

1）主支柱三維力傳感器連接件的設(shè)計。

主支柱三維力傳感器連接件用于連接三維力傳感器和主支柱接頭，其連接孔的尺寸要求見圖2。由此設(shè)計出主支柱三維力傳感器連接件如圖所示。

圖2 ?主支柱三維力傳感器連接件與主支柱的連接孔位置及尺寸圖

2）輔助支柱安裝座設(shè)計及變更。

根據(jù)提供資料，輔助支柱安裝座用于三維力傳感器與模擬結(jié)構(gòu)間的連接。要求用45鋼，但45鋼材質(zhì)焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

3）配重的設(shè)計及變更。

配重懸掛于模擬主結(jié)構(gòu)的±Y側(cè)、±Z側(cè)、頂板和底板上，配重塊分3類共計44個，分別為：5 kg配重20個，與結(jié)構(gòu)間通過M16的螺釘連接;10 kg配重20個，與結(jié)構(gòu)間通過M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個，詳細(xì)尺寸圖3，其與主結(jié)構(gòu)連接后交付。

25.6 kg配重是焊接結(jié)構(gòu)，參考資料提供為45鋼，因45鋼材質(zhì)焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

另外25.6 kg配重提供數(shù)據(jù)，詳細(xì)尺寸見圖3，但考慮到實際情況，在安排鉆孔工序前發(fā)現(xiàn)10-φ11孔的位置有幾處正好在槽鋼邊緣處，鉆孔難度比較大。在不影響使用性能的基礎(chǔ)上，調(diào)整鉆孔位置。

圖3 ?25.6kg配重圖

4）剛性模擬件的設(shè)計與變更。

剛性模擬件共10件，材料為2A14T6。產(chǎn)品加工完成后需進(jìn)行硫酸陽極化處理。這里有一個材質(zhì)上的變化，我們把2A14T6材料改用2A12T4材料。原因是2A14T6，屬于硬鋁合金又屬于鍛鋁合金;2A12T4鍛件也是典型硬鋁合金又屬于鍛鋁合金，其成份比較合理，綜合性能較好。由于2A14T6材料比較少見，市場上不容易買到，很難訂貨;2A12對應(yīng)美國2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國家都生產(chǎn)這個合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點是：強度高，有一定的耐熱性。因此我們將剛性模擬件，材料為2A14T6用2A12T4鍛件代料。

5）對接環(huán)接口的設(shè)計。

對接環(huán)提供的接口的設(shè)計遵循開孔和功能詳細(xì)說明原則：48-φ7為與質(zhì)量特性測試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷釘孔，保證對接環(huán)與質(zhì)量特性測試工裝的對接要求，銷釘?shù)奈恢枚葹棣?.1。

6）頂板提供接口及不影響對接的局部更改。

穩(wěn)定性試驗器頂板需提供28個φ17 mm的吊點連接孔、40個φ11 mm配重連接孔和129個φ11 mm的設(shè)備安裝孔。

文件中提供數(shù)據(jù)40個φ11 mm的位置，在安排鉆孔工序前發(fā)現(xiàn)40-φ11孔的位置有幾個孔正好在槽鋼邊緣處，鉆孔難度比較大。在不影響使用性能的基礎(chǔ)上，調(diào)整鉆孔位置。

7）質(zhì)心萬向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的接口設(shè)計。

文件中提供，質(zhì)心萬向吊具用于穩(wěn)定性試驗中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗前需將其固定在試驗器質(zhì)心處，其主要由118型單列向心球軸承、角框、圈框、M10X1.25螺釘、M8吊環(huán)螺釘?shù)冉M成，118型單列向心球軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，內(nèi)圈直徑為90 mm，外圈直徑為140 mm，寬為24 mm，軸承外圈與圈框之間采用過盈配合。質(zhì)心萬向吊具的裝配圖見圖4。

為了更加穩(wěn)固的完成質(zhì)心萬向吊具用于穩(wěn)定性試驗中連接水平拉繩，獲得水平著陸速度的功能，經(jīng)同意，將質(zhì)心萬向吊具做了一些設(shè)計改動，主要是吊環(huán)螺釘由M8吊環(huán)螺釘改為M12吊環(huán)螺釘，M10X1.25螺釘改為M12X1.25螺釘。

圖4 ?質(zhì)心萬向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的裝配圖

8）小結(jié)。

以上是模擬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品相關(guān)零件的設(shè)計及相應(yīng)的調(diào)整情況。做了如下試驗證明產(chǎn)品設(shè)計的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對質(zhì)心進(jìn)行了初樣測定。

2011年6月13日，進(jìn)行了對接試驗和與質(zhì)測工裝或總裝支架車間的對接試驗，測量結(jié)果滿足技術(shù)文件要求。

2011年6月14日，進(jìn)行了機械坐標(biāo)系下的質(zhì)心位置以及質(zhì)心坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動慣量的正式測量，測量結(jié)果滿足技術(shù)文件

要求。

4 ?結(jié)論

穩(wěn)定性試驗的結(jié)構(gòu)設(shè)計研制，提供緩沖機構(gòu)主/輔支柱的安裝接口，保證了對接環(huán)與質(zhì)量特性測試工裝的成功對接。穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及質(zhì)心位置與真實結(jié)構(gòu)保持一致。試驗時，模擬結(jié)構(gòu)代替真實結(jié)構(gòu)進(jìn)行的試驗結(jié)果滿足技術(shù)文件的各項要求，具有可執(zhí)行性，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。這項產(chǎn)品已經(jīng)在2011年7月成功交付，這項產(chǎn)品的設(shè)計研制為新光公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

[1]穩(wěn)定性試驗?zāi)M結(jié)構(gòu)研制及驗收技術(shù)要求.endprint