某型飛機(jī)剎車踏板模擬驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周嘉濤

摘 要：該文介紹了為專門用于檢測(cè)并驗(yàn)證某型飛機(jī)的剎車踏板系統(tǒng)的功能、性能的地面非標(biāo)試驗(yàn)設(shè)備。該設(shè)備能夠在不破壞飛機(jī)原有剎車系統(tǒng)零部件結(jié)構(gòu)的前提下，具備剎車腳蹬驅(qū)動(dòng)的功能，能與其它地面試驗(yàn)支持設(shè)備配合完成地面綜合模擬試驗(yàn)中機(jī)輪剎車蹬驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的試驗(yàn)任務(wù)，有效實(shí)現(xiàn)鐵鳥(niǎo)平臺(tái)對(duì)試飛取證的支持。系統(tǒng)主要由剎車踏板驅(qū)動(dòng)裝置、LVDT激勵(lì)及采集系統(tǒng)等組成。

關(guān)鍵詞：剎車 踏板系統(tǒng) 腳蹬驅(qū)動(dòng)裝置 LVDT激勵(lì) 力學(xué)仿真

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（c）-0088-02

剎車踏板驅(qū)動(dòng)裝置用于模擬人腳踩踏剎車踏板的動(dòng)作[1]，并記錄踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度與踏板受力的關(guān)系[2]。供機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)剎車踏板產(chǎn)生剎車信號(hào)代替駕駛員對(duì)腳蹬的操作運(yùn)動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)駕駛員腳蹬產(chǎn)生位移[3]，通過(guò)腳蹬LVDT傳感器向剎車控制單元提供剎車信號(hào)，滿足剎車腳蹬的位移-力曲線關(guān)系的測(cè)試[4-5]。

1 剎車踏板驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

此驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主由兩臺(tái)MOOG公司的伺服驅(qū)動(dòng)器以一定角度來(lái)驅(qū)動(dòng)踏板轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。模型總體圖如下圖1所示。

驅(qū)動(dòng)時(shí)，需按上圖安裝、裝配，作動(dòng)器的傾角可以由支撐桿的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)，長(zhǎng)度調(diào)節(jié)完成之后，應(yīng)將鎖緊螺母鎖死，踏板夾具、滑軌、傳感器應(yīng)先安裝在踏板上，而后再跟作動(dòng)器相連。為了盡量減小干擾力F2，驅(qū)動(dòng)件與踏板夾具之間采用滾動(dòng)滑輪連接，利用滾動(dòng)摩擦因數(shù)較小的原理，盡量降低干擾力的大小。連接處如圖2所示。

2 剎車踏板驅(qū)動(dòng)裝置

試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)在導(dǎo)軌上加適量的潤(rùn)滑油，減小摩擦力保證滑輪的滑動(dòng)自如，上下調(diào)節(jié)通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)輪調(diào)節(jié)如圖3所示，左右調(diào)節(jié)通過(guò)橫向滑軌手動(dòng)滑動(dòng)，調(diào)節(jié)完畢之后可將其用鎖緊螺母鎖緊，如圖4所示。左右調(diào)節(jié)距離范圍是154～384 mm（指作動(dòng)缸中心距離，理論工作間距354.4 mm），上下調(diào)節(jié)范圍489～760 mm（指作動(dòng)缸后座支撐銷高度，設(shè)計(jì)工作高度689 mm）。另外上下調(diào)節(jié)時(shí)需要將鎖緊螺栓松開(kāi)，因?yàn)闈L珠絲桿沒(méi)有自鎖功能，松開(kāi)之后轉(zhuǎn)動(dòng)手動(dòng)調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)到合適的位置后，將緊定螺栓再次鎖死。安裝時(shí)應(yīng)利用升降臺(tái)如下圖所示來(lái)給作動(dòng)器定位，保證作動(dòng)筒的水平位置，而可伸縮桿可提供適當(dāng)?shù)膲壕o力，在伸縮桿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)完成之后應(yīng)將緊定螺母鎖緊，使得在整個(gè)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中作動(dòng)筒整個(gè)位置的固定，其上下調(diào)節(jié)是通過(guò)后座上的調(diào)節(jié)手輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)范圍為120～200 mm（指作動(dòng)缸中心位置離地面高度）。

設(shè)備調(diào)試過(guò)程中，作動(dòng)器的伸出速度不宜過(guò)高，并時(shí)刻觀察滑軌處是否卡住，一旦發(fā)現(xiàn)卡住或者滑動(dòng)不順暢，需停止作動(dòng)器工作，排除故障之后才可以繼續(xù)工作。

3 仿真計(jì)算

以ADAMS對(duì)整個(gè)工作過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，模擬整個(gè)工作過(guò)程的運(yùn)動(dòng)、受力情況，并得到一些關(guān)鍵力的數(shù)據(jù)。

以ADAMS，WORKBENCH聯(lián)合仿真，將ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真得到的交變力輸入到WORKBENCH，得到支架在作動(dòng)缸的作用下的變形情況，以評(píng)估支架的可靠程度并進(jìn)行必要的改進(jìn)。

而載荷力的大小是要根據(jù)ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真中，作動(dòng)筒對(duì)接觸點(diǎn)的作用力而確定，將ADAMS得到的數(shù)據(jù)曲線通過(guò)一定的處理并導(dǎo)入到WORKBENCH，作為其載荷。

通過(guò)聯(lián)合仿真，可得到整個(gè)支架的等效應(yīng)變，最大應(yīng)力集中在T型螺栓處，大約為25.7 MPa。總體位移最大位移處總體位移大約為0.016 mm，與實(shí)際情況相符滿足需求。

4 LVDT激勵(lì)及采集系統(tǒng)

方案采用ADI芯片組，主要由LVDT激勵(lì)模塊、LVDT信號(hào)調(diào)理模塊、ADC轉(zhuǎn)換模塊、USB轉(zhuǎn)換模塊以及供電模塊組成。

（1）LVDT激勵(lì)模塊用于對(duì)LVDT傳感器初級(jí)線圈進(jìn)行勵(lì)磁，提供工作磁場(chǎng)。

（2）LVDT信號(hào)調(diào)理模塊用于對(duì)LVDT傳感器兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓差先與初級(jí)線圈電壓差進(jìn)行除法運(yùn)算消除輸入波動(dòng)，再進(jìn)行濾波、放大。

（3）ADC轉(zhuǎn)換模塊用于對(duì)輸入的經(jīng)過(guò)放大后的模擬量信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出；

（4）USB轉(zhuǎn)換模塊是將ADC芯片輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成支持USB總線的信號(hào)，方便與上位機(jī)進(jìn)行通訊。

（5）供電模塊主要對(duì)上述各模塊供電。

方案采用美國(guó)ADI公司的芯片組，主要采用型號(hào)EVAL-CN0301-SDPZ的LVDT信號(hào)激勵(lì)調(diào)理電路板、型號(hào)EVAL-SDP-CB1Z的USB轉(zhuǎn)換模塊、型號(hào)EVAL-CFTL-6V-PWRZ的220V AC轉(zhuǎn)6V DC電源模塊。其中LVDT信號(hào)激勵(lì)調(diào)理電路板包含了LVDT信號(hào)激勵(lì)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊以及ADC轉(zhuǎn)換模塊。

LVDT信號(hào)激勵(lì)調(diào)理電路板集成了信號(hào)激勵(lì)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和ADC轉(zhuǎn)換模塊。它主要由型號(hào)AD698的激勵(lì)調(diào)理芯片、型號(hào)AD8615的軌對(duì)軌運(yùn)算放大器、型號(hào)AD7992的12位逐次逼近型ADC以及配套的電容電阻等無(wú)源元件構(gòu)成。其基本原理簡(jiǎn)圖如圖5所示。

USB轉(zhuǎn)換模塊采用ADI公司的模擬設(shè)備系統(tǒng)演示平臺(tái)系列里的轉(zhuǎn)換USB電路板卡，型號(hào)EVAL-SDP-CB1Z。

5 結(jié)語(yǔ)

該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)模擬人腳踩踏剎車踏板的動(dòng)作，并記錄踏板轉(zhuǎn)動(dòng)角度與踏板受力的關(guān)系。具有結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、維護(hù)簡(jiǎn)單、操作方便、移動(dòng)靈活的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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