一種飛行模擬器的運動平臺臺體的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種飛行模擬器的運動平臺臺體。該臺體用有鏤空減重孔的結構鋼板及其組成的鏤空竹節箱型體鋼梁制成。其質量輕、質心位置低、轉動慣量小、剛度大，制造方便、成本低。本實用新型的設計方法采用對虎克鉸、執行機構、運動平臺臺體，載荷構件進行一體化振動模態分析和強度分析，科學有效，簡單實用。提供的7000X7000mm2的飛行模擬器的運動平臺臺體的振動一階模態的固有頻率大于25Hz，臺體重量3.5噸，質心高度為300mm,對質心的轉動慣量:MX=4478.283kgxm2,My=5427.378kgxm2,Mz=9594.054kgxm2，大大提高了六自由度運動平臺動態性能。
【專利說明】一種飛行模擬器的運動平臺臺體
【技術領域】
[0001]本實用新型提供了一種飛行模擬器的運動平臺臺體。
【背景技術】
[0002]運動平臺的臺體作為運動系統的載荷構件，是飛行模擬器的重要組成部分。以往研制的飛行模擬器的運動平臺臺體是采用槽鋼焊接的桁架結構的臺體。由于其自身質量大，動態性差，在向飛行員提供大過載或高頻抖振時，會出現飛行模擬器顯示系統準直反射鏡變形和系統諧振情況。另一種飛行模擬器的運動平臺臺體是采用薄壁方管桁架為骨架的薄壁方箱結構的輕質高剛度大型飛行模擬器的運動平臺臺體。該臺體作為承載平臺并安裝在上平臺上。這種結構，雖在一定程度上解決了槽鋼焊接的桁架結構的臺體的上述問題，但還存在設計復雜、制造工藝復雜、精度難以保證、成本高、質心位置高及轉動慣量大等缺點。上述飛行模擬器的運動平臺臺體在使用時，臺體的下表面通過虎克鉸與執行機構連接，臺體的上表面還必須在其上放置一個配套的載荷平臺，該載荷平臺為載荷構件提供安裝面，這就更增加了整個運動平臺的質量，動態性差會變得更差。
[0003]因此，如何既能解決上述問題，又能使大型飛行模擬器運動平臺臺體質量輕、剛度大，動態性好，則是大型飛行模擬器運動平臺臺體追求的目標。
【發明內容】
[0004]為了解決已有技術存在的問題，本實用新型提供了一種飛行模擬器的運動平臺臺體。
[0005]本實用新型提供的一種飛行模擬器的運動平臺臺體，是由周邊梁和內支撐梁焊接成的臺體；所述的周邊梁就是構成飛行模擬器的運動平臺臺體周邊的梁；內支撐梁就是置于周邊梁內并與周邊梁焊接的梁，對周邊梁起支撐和增加平臺臺體強度的作用；組成周邊梁和內支撐梁的鋼板均有鏤空減重孔；運動平臺臺體的上端面有與載荷構件固定接口，下端面有與執行機構固定接口；
[0006]所述的周邊梁和內支撐梁均是用有鏤空減重孔的上蓋板、下蓋板、左側板、右側板焊接了豎隔板組成的鏤空竹節箱型體鋼梁；
[0007]為了加強為了加強鏤空竹節箱型體鋼梁強度，在相鄰的豎隔板之間焊接橫隔板；橫隔板沿下蓋板的上表面的縱向中心線焊接于下蓋板的上表面，還與上蓋板焊接；
[0008]為了加強強度，所述的左側板、右側板優選槽型板；
[0009]為了加強強度，還可以在要加強強度處焊接等腰梯形的撐角板。
[0010]飛行模擬器的運動平臺臺體的水平投影形狀為多邊形、圓形或橢圓形。
[0011]飛行模擬器的運動平臺臺體的下面通過虎克鉸與執行機構連接，上面為載荷構件提供安裝面。
[0012]本實用新型提供的一種飛行模擬器的運動平臺臺體采用一體化設計方法，其包括以下步驟和條件:
[0013]所述的行模擬器的運動平臺臺體的一體化設計方法是:對所述的運動平臺臺體連接下虎克鉸、執行機構后構成模擬器的運動平臺整個體系進行一體化設計；
[0014](I)初步確定飛行模擬器的運動平臺臺體水平投影形狀:
[0015]飛行模擬器的運動平臺臺體的水平投影形狀要滿足執行機構，上虎克鉸，下虎克鉸以及載荷構件安裝的幾何要素要求和力學要素的要求；執行機構，上虎克鉸、下虎克鉸安裝的幾何要素，根據執行機構的最大行程和底位長度以及六自由度運動平臺的三個線位移，三個轉動指標確定；載荷構件安裝的幾何要素由模擬器顯示系統及座艙系統提供；上述構件的力學要素決定構成飛行模擬器的運動平臺臺體的各梁的位置；
[0016](2)初步構造飛行模擬器的運動平臺臺體:
[0017]對組成飛行模擬器的運動平臺臺體的各鏤空竹節箱型體鋼梁，按整個運動平臺最小強度要求，確定各鏤空竹節箱型體鋼梁的結構、材料和尺寸，初步構造飛行模擬器的運動平臺臺體；
[0018](3)按強度要求完善運動平臺臺體結構:
[0019]應用Ansyss對初步構造的飛行模擬器的運動平臺臺體進行強度分析，對飛行模擬器的運動平臺臺體的強度薄弱點部位，采用在對應的鏤空竹節結構的上蓋板和下蓋板上免去減重孔、增加豎隔板、增加撐角板的方法進行拓撲設計，使飛行模擬器的運動平臺臺體的強度處處接近相等，并根據飛行模擬器的運動平臺臺體滿足強度要求的具體技術指標，對有鏤空減重孔的結構鋼板的斷面尺寸進行調整，直至滿足飛行模擬器的運動平臺臺體的強度要求為止；
[0020](4)對飛行模擬器的運動平臺臺體進行振動模態分析
[0021]應用Ansyss對包括經上述確定的飛行模擬器的運動平臺臺體、執行機構，上虎克鉸，下虎克鉸，載荷構件進行振動模態分析，得出飛行模擬器的運動平臺臺體前5階振動模態，要求一階振動頻率不小于22Hz ;如不滿足要求，重新對飛行模擬器的運動平臺臺體的相應部位進行加強，直至滿足振動模態要求為止；
[0022]飛行模擬器的運動平臺臺體的下面通過虎克鉸與執行機構連接，上面為載荷構件提供安裝面。
[0023]有益效果:本實用新型提供了一種飛行模擬器的運動平臺臺體。
[0024]采用有鏤空減重孔的結構鋼板及其組成的鏤空竹節箱型體鋼梁，制成了一種飛行模擬器的運動平臺臺體。該運動平臺臺體省去了必須在其上放置一個配套的載荷平臺，該運動平臺臺體的質量輕、質心位置低、轉動慣量小、剛度大，并且，制造方便、制造精度容易保證、成本低。事實證明，本實用新型的一體化設計方法科學有效，使運動平臺臺體設計過程簡單容易。
[0025]本實用新型提供的一種飛行模擬器的運動平臺臺體一體化設計方法，采用對虎克鉸、執行機構、運動平臺臺體，載荷構件進行一體化振動模態分析和強度分析，克服了以往只對運動平臺臺體進行振動模態分析和強度分析，可能產生的整體結構諧振的問題和運動平臺臺體強度局部安全余量過大的問題。
[0026]本實用新型提供的7000X7000mm2的飛行模擬器的運動平臺臺體的振動一階模態的固有頻率大于25Hz，臺體重量只有3.5噸，質心高度為300mm，對質心的轉動慣量可以達到:MX=4478.283kgxm2，My=5427.378kgxm2，Mz=9594.054kgxm2，大大提高了六自由度運動平臺動態性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是用本實用新型設計方法設計并制成的飛行模擬器的運動平臺臺體結構示意圖的俯視圖。
[0028]圖2是本實用新型的飛行模擬器的的運動平臺臺體的左梁結構示意圖的主視圖放大圖。
[0029]圖3是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體的左梁結構示意圖的俯視圖放大圖。
[0030]圖4是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體的左側板的示意圖的主視圖放大圖。
[0031]圖5是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體的左側板的示意圖的側視圖。
[0032]圖6是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體的上蓋板的示意圖的俯視圖放大圖。
[0033]圖7是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體的橫隔板的示意圖。
[0034]圖8是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體的豎隔板的示意圖放大圖。
[0035]圖9是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體的撐角板示意圖放大圖。
[0036]圖10是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體焊接橫隔板和豎隔板示意圖。
[0037]圖11是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體定位焊接左、右側板示意圖。
[0038]圖12是本實用新型的飛行模擬器的運動平臺臺體焊接上蓋板從而完成測梁的焊接示意圖。
【具體實施方式】
[0039]實施例1如圖1-12所示，一種飛行模擬器的運動平臺臺體，飛行模擬器的運動平臺臺體的水平投影形狀為矩形，其是由周邊梁和內支撐梁焊接成的臺體；組成周邊梁和內支撐梁的鋼板均有鏤空減重孔；運動平臺臺體的上端面有與載荷構件固定接口，下端面有與執行機構固定接口；
[0040]所述的周邊梁是由前梁1、后梁3、左梁4和右梁5構成；內支撐梁是由中梁2、左斜梁6和右斜梁7構成；
[0041]所述的周邊梁和內支撐梁均是用上蓋板8、下蓋板9、左側板10、右側板11焊接了豎隔板13組成的鏤空竹節箱型體鋼梁；
[0042]左梁4、右梁5置于前梁1、后梁3之間，分別與前梁1、后梁3兩端焊接組成一個矩形的周邊梁；中梁2靠近前梁1，平行于前梁1、后梁3且與左梁4、右梁5焊接；左斜梁6、右斜梁7置于中梁2、后梁3之間，左斜梁6、右斜梁7的一端相互接觸焊接在后梁3內側面的中心，左斜梁6、右斜梁7的另一端分別焊接在中梁2兩端，中梁2、左斜梁6、右斜梁7形成一個以中梁2為底邊，左斜梁6、右斜梁7為腰的等腰三角形的梁結構體，對矩形的周邊梁起支撐和增加強度的作用；
[0043]所述的周邊梁和內支撐梁均是在長方形的下蓋板9的上表面平行于寬焊接豎隔板13，豎隔板13還與上蓋板8、左側板10、右側板11均焊接,起加強筋板作用；
[0044]所述的上蓋板8、下蓋板9相同；左側板10、右側板11相同；
[0045]為了加強為了加強鏤空竹節箱型體鋼梁強度，在相鄰的豎隔板13之間焊接橫隔板12 ;橫隔板12沿下蓋板9的上表面的縱向中心線焊接于下蓋板9的上表面，還與上蓋板8焊接；
[0046]為了加強強度，所述的長方形的左側板10、右側板11選槽型板；
[0047]為了加強強度，在要加強強度處焊接等腰梯形的撐角板14。
[0048]運動平臺臺體的上端面有與載荷構件固定接口，下端面有與執行機構固定接口 ；
[0049]飛行模擬器的運動平臺臺體的下面通過虎克鉸與執行機構連接，上面為載荷構件提供安裝面。
[0050]本實施例制得面積為7000X7000mm2的一種飛行模擬器的運動平臺臺體。經檢測，該運動平臺臺體振動一階模態的固有頻率大于25Hz，臺體重量只有3.5噸，質心高度為300mm，對質心的轉動慣量可以達到:MX=4478.283kgxm2, My=5427.378kgxm2，Mz=9594.054kgxm2，大大提高了六自由度的飛行模擬器的運動平臺臺體的動態性能。
[0051]上述一種飛行模擬器的運動平臺臺體的一體化設計方法，包括以下步驟和條件:
[0052]所述的行模擬器的運動平臺臺體的一體化設計方法是:對所述的運動平臺臺體連接下虎克鉸、執行機構后構成擬器的運動平臺整個體系進行一體化設計；
[0053](I)初步確定飛行模擬器的運動平臺臺體水平投影形狀:
[0054]飛行模擬器的運動平臺臺體的水平投影形狀要滿足執行機構，上虎克鉸，下虎克鉸以及載荷構件安裝的幾何要素要求和力學要素的要求；執行機構，上虎克鉸、下虎克鉸安裝的幾何要素，根據執行機構的最大行程和底位長度以及六自由度運動平臺的三個線位移，三個轉動指標確定；載荷構件安裝的幾何要素由模擬器顯示系統及座艙系統提供；上述構件的力學要素決定構成飛行模擬器的運動平臺臺體的各梁的位置；
[0055](2)初步構造飛行模擬器的運動平臺臺體:
[0056]對組成飛行模擬器的運動平臺臺體的各鏤空竹節箱型體鋼梁，按整個運動平臺最小強度要求，確定各鏤空竹節箱型體鋼梁的結構、材料和尺寸，初步構造飛行模擬器的運動平臺臺體；
[0057](3)按強度要求完善運動平臺臺體結構:
[0058]應用Ansyss對初步構造的飛行模擬器的運動平臺臺體進行強度分析，對飛行模擬器的運動平臺臺體的強度薄弱點部位，采用在對應的鏤空竹節結構的上蓋板和下蓋板上免去減重孔、增加豎隔板、增加撐角板的方法進行拓撲設計，使飛行模擬器的運動平臺臺體的強度處處接近相等，并根據飛行模擬器的運動平臺臺體滿足強度要求的具體技術指標，對有鏤空減重孔的結構鋼板的斷面尺寸進行調整，直至滿足飛行模擬器的運動平臺臺體的強度要求為止；
[0059](4)對飛行模擬器的運動平臺臺體進行振動模態分析
[0060]應用Ansyss對包括經上述確定的飛行模擬器的運動平臺臺體、執行機構，上虎克鉸，下虎克鉸，載荷構件進行振動模態分析，得出飛行模擬器的運動平臺臺體前5階振動模態，要求一階振動頻率不小于22Hz ;如不滿足要求，重新對飛行模擬器的運動平臺臺體的相應部位進行加強，直至滿足振動模態要求為止。
【權利要求】
1.一種飛行模擬器的運動平臺臺體，其特征在于，其是由周邊梁和內支撐梁焊接成的臺體；所述的周邊梁就是構成飛行模擬器的運動平臺臺體周邊的梁；內支撐梁就是置于周邊梁內并與周邊梁焊接的梁；組成周邊梁和內支撐梁的鋼板均有鏤空減重孔； 所述的周邊梁和內支撐梁均是用上蓋板、下蓋板、左側板、右側板焊接了豎隔板組成的鏤空竹節箱型體鋼梁； 在相鄰的豎隔板之間焊接橫隔板；橫隔板沿下蓋板的上表面的縱向中心線焊接于下蓋板的上表面，還與上蓋板焊接； 運動平臺臺體的上端面有與載荷構件固定接口，下端面有與執行機構固定接口 ； 飛行模擬器的運動平臺臺體的水平投影形狀為多邊形、圓形或橢圓形。
2.如權利要求1所述的一種飛行模擬器的運動平臺臺體，其特征在于，所述的左側板、右側板選槽型板。
3.如權利要求1或2所述的一種飛行模擬器的運動平臺臺體，其特征在于，在要加強強度處焊接等腰梯形的撐角板。
4.如權利要求1所述的一種飛行模擬器的運動平臺臺體，其特征在于，所述的臺體的水平投影形狀為矩形，其是由周邊梁和內支撐梁焊接成的臺體；組成周邊梁和內支撐梁的鋼板均有鏤空減重孔； 所述的周邊梁是由前梁(I)、后梁(3)、左梁(4)和右梁(5)構成；內支撐梁是由中梁(2)、左斜梁(6)和右斜梁(7)構成； 所述的周邊梁和內支撐梁均是用上蓋板(8)、下蓋板(9)、左側板(10)、右側板(11)焊接了豎隔板(13)組成的鏤空竹節箱型體鋼梁； 左梁(4)、右梁(5)于前梁(I)、后梁(3)之間，分別與前梁(I)、后梁(3)兩端焊接組成一個矩形的周邊梁；中梁(2)靠近前梁(1)，平行于前梁(I)、后梁(3)且與左梁(4)、右梁(5)焊接；左斜梁(6)、右斜梁(7)置于中梁(2)、后梁(3)之間，左斜梁(6)、右斜梁(7)的一端相互接觸焊接在后梁(3)內側面的中心，左斜梁(6)、右斜梁(7)的另一端分別焊接在中梁(2)兩端，中梁(2)、左斜梁(6)、右斜梁(7)形成一個以中梁(2)為底邊，左斜梁(6)、右斜梁(7)為腰的等腰三角形的梁結構體； 在相鄰的豎隔板(13)之間焊接橫隔板(12);橫隔板(12)沿下蓋板(9)的上表面的縱向中心線焊接于下蓋板(9)的上表面，還與上蓋板(8)焊接； 在要加強強度處焊接等腰梯形的撐角板(14)； 運動平臺臺體的上端面有與載荷構件固定接口，下端面有與執行機構固定接口。
5.如權利要求4所述的一種飛行模擬器的運動平臺臺體，其特征在于，所述的左側板(10)、右側板(11)選槽型板。
【文檔編號】G09B9/08GK204010393SQ201320881957
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】盧穎, 侯宇航, 梁建民, 張玉龍 申請人:中國人民解放軍空軍航空大學軍事仿真技術研究所