關(guān)秋娟

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

關(guān)鍵詞 ?模擬結(jié)構(gòu);真實(shí)結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)研制

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

穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)M結(jié)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱：模擬結(jié)構(gòu)）是進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)裝置，對(duì)該裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計(jì)。

模擬結(jié)構(gòu)提供緩沖機(jī)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(yàn)時(shí)，用模擬結(jié)構(gòu)代替真實(shí)結(jié)構(gòu)，模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及質(zhì)心位置與真實(shí)結(jié)構(gòu)保持一致。

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

模擬結(jié)構(gòu)輸入條件要求：

1）坐標(biāo)系定義。

機(jī)械坐標(biāo)系（O-XYZ）定義如下：1）坐標(biāo)原點(diǎn)O：對(duì)接環(huán)下端框、對(duì)接法蘭的理論圓心;2）X軸：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，垂直于分離面指向主結(jié)構(gòu)方向?yàn)檎?3）Z軸：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)指向轉(zhuǎn)移機(jī)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(diǎn)O1：質(zhì)心位置;2）Z1軸：平行于機(jī)械坐標(biāo)系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機(jī)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(zhǎng)）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結(jié)構(gòu)部分尺寸為：2500 mm（長(zhǎng)）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細(xì)尺寸見(jiàn)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(jì)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(jī)構(gòu)與主結(jié)構(gòu)的接口、對(duì)接環(huán)與支架車(chē)的接口，質(zhì)量特性與報(bào)表1所列項(xiàng)目接近，通過(guò)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(cè)量設(shè)備安裝平臺(tái)、4個(gè)主支柱安裝座、8個(gè)輔助支柱安裝座、4個(gè)主支柱三維力傳感器模擬件、8個(gè)輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個(gè)主支柱三維力傳感器連接件、8個(gè)輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機(jī)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(jī)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(jì)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(jì)。

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(jiàn)圖2。由此設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)44個(gè)，分別為：5 kg配重20個(gè)，與結(jié)構(gòu)間通過(guò)M16的螺釘連接;10 kg配重20個(gè)，與結(jié)構(gòu)間通過(guò)M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個(gè)，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(jiàn)圖3，但考慮到實(shí)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(jì)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(yáng)極化處理。這里有一個(gè)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(jiàn)，市場(chǎng)上不容易買(mǎi)到，很難訂貨;2A12對(duì)應(yīng)美國(guó)2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國(guó)家都生產(chǎn)這個(gè)合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點(diǎn)是：強(qiáng)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(duì)接環(huán)接口的設(shè)計(jì)。

對(duì)接環(huán)提供的接口的設(shè)計(jì)遵循開(kāi)孔和功能詳細(xì)說(shuō)明原則：48-φ7為與質(zhì)量特性測(cè)試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷(xiāo)釘孔，保證對(duì)接環(huán)與質(zhì)量特性測(cè)試工裝的對(duì)接要求，銷(xiāo)釘?shù)奈恢枚葹棣?.1。

6）頂板提供接口及不影響對(duì)接的局部更改。

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

文件中提供數(shù)據(jù)40個(gè)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(gè)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(wàn)向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的接口設(shè)計(jì)。

文件中提供，質(zhì)心萬(wàn)向吊具用于穩(wěn)定性試驗(yàn)中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗(yàn)前需將其固定在試驗(yàn)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(guò)盈配合。質(zhì)心萬(wàn)向吊具的裝配圖見(jiàn)圖4。

為了更加穩(wěn)固的完成質(zhì)心萬(wàn)向吊具用于穩(wěn)定性試驗(yàn)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(wàn)向吊具做了一些設(shè)計(jì)改動(dòng)，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(wàn)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(jì)及相應(yīng)的調(diào)整情況。做了如下試驗(yàn)證明產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對(duì)質(zhì)心進(jìn)行了初樣測(cè)定。

2011年6月13日，進(jìn)行了對(duì)接試驗(yàn)和與質(zhì)測(cè)工裝或總裝支架車(chē)間的對(duì)接試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果滿足技術(shù)文件要求。

2011年6月14日，進(jìn)行了機(jī)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(dòng)慣量的正式測(cè)量，測(cè)量結(jié)果滿足技術(shù)文件

要求。

4 ?結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)

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

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

關(guān)鍵詞 ?模擬結(jié)構(gòu);真實(shí)結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)研制

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

穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)M結(jié)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱：模擬結(jié)構(gòu)）是進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)裝置，對(duì)該裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計(jì)。

模擬結(jié)構(gòu)提供緩沖機(jī)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(yàn)時(shí)，用模擬結(jié)構(gòu)代替真實(shí)結(jié)構(gòu)，模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及質(zhì)心位置與真實(shí)結(jié)構(gòu)保持一致。

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

模擬結(jié)構(gòu)輸入條件要求：

1）坐標(biāo)系定義。

機(jī)械坐標(biāo)系（O-XYZ）定義如下：1）坐標(biāo)原點(diǎn)O：對(duì)接環(huán)下端框、對(duì)接法蘭的理論圓心;2）X軸：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，垂直于分離面指向主結(jié)構(gòu)方向?yàn)檎?3）Z軸：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)指向轉(zhuǎn)移機(jī)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(diǎn)O1：質(zhì)心位置;2）Z1軸：平行于機(jī)械坐標(biāo)系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機(jī)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(zhǎng)）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結(jié)構(gòu)部分尺寸為：2500 mm（長(zhǎng)）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細(xì)尺寸見(jiàn)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(jì)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(jī)構(gòu)與主結(jié)構(gòu)的接口、對(duì)接環(huán)與支架車(chē)的接口，質(zhì)量特性與報(bào)表1所列項(xiàng)目接近，通過(guò)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(cè)量設(shè)備安裝平臺(tái)、4個(gè)主支柱安裝座、8個(gè)輔助支柱安裝座、4個(gè)主支柱三維力傳感器模擬件、8個(gè)輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個(gè)主支柱三維力傳感器連接件、8個(gè)輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機(jī)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(jī)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(jì)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(jì)。

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(jiàn)圖2。由此設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)44個(gè)，分別為：5 kg配重20個(gè)，與結(jié)構(gòu)間通過(guò)M16的螺釘連接;10 kg配重20個(gè)，與結(jié)構(gòu)間通過(guò)M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個(gè)，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(jiàn)圖3，但考慮到實(shí)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(jì)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(yáng)極化處理。這里有一個(gè)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(jiàn)，市場(chǎng)上不容易買(mǎi)到，很難訂貨;2A12對(duì)應(yīng)美國(guó)2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國(guó)家都生產(chǎn)這個(gè)合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點(diǎn)是：強(qiáng)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(duì)接環(huán)接口的設(shè)計(jì)。

對(duì)接環(huán)提供的接口的設(shè)計(jì)遵循開(kāi)孔和功能詳細(xì)說(shuō)明原則：48-φ7為與質(zhì)量特性測(cè)試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷(xiāo)釘孔，保證對(duì)接環(huán)與質(zhì)量特性測(cè)試工裝的對(duì)接要求，銷(xiāo)釘?shù)奈恢枚葹棣?.1。

6）頂板提供接口及不影響對(duì)接的局部更改。

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

文件中提供數(shù)據(jù)40個(gè)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(gè)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(wàn)向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的接口設(shè)計(jì)。

文件中提供，質(zhì)心萬(wàn)向吊具用于穩(wěn)定性試驗(yàn)中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗(yàn)前需將其固定在試驗(yàn)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(guò)盈配合。質(zhì)心萬(wàn)向吊具的裝配圖見(jiàn)圖4。

為了更加穩(wěn)固的完成質(zhì)心萬(wàn)向吊具用于穩(wěn)定性試驗(yàn)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(wàn)向吊具做了一些設(shè)計(jì)改動(dòng)，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(wàn)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(jì)及相應(yīng)的調(diào)整情況。做了如下試驗(yàn)證明產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對(duì)質(zhì)心進(jìn)行了初樣測(cè)定。

2011年6月13日，進(jìn)行了對(duì)接試驗(yàn)和與質(zhì)測(cè)工裝或總裝支架車(chē)間的對(duì)接試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果滿足技術(shù)文件要求。

2011年6月14日，進(jìn)行了機(jī)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(dòng)慣量的正式測(cè)量，測(cè)量結(jié)果滿足技術(shù)文件

要求。

4 ?結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)

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

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

關(guān)鍵詞 ?模擬結(jié)構(gòu);真實(shí)結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)研制

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

穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)M結(jié)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱：模擬結(jié)構(gòu)）是進(jìn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)裝置，對(duì)該裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計(jì)。

模擬結(jié)構(gòu)提供緩沖機(jī)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(yàn)時(shí)，用模擬結(jié)構(gòu)代替真實(shí)結(jié)構(gòu)，模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及質(zhì)心位置與真實(shí)結(jié)構(gòu)保持一致。

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

模擬結(jié)構(gòu)輸入條件要求：

1）坐標(biāo)系定義。

機(jī)械坐標(biāo)系（O-XYZ）定義如下：1）坐標(biāo)原點(diǎn)O：對(duì)接環(huán)下端框、對(duì)接法蘭的理論圓心;2）X軸：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，垂直于分離面指向主結(jié)構(gòu)方向?yàn)檎?3）Z軸：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)指向轉(zhuǎn)移機(jī)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(diǎn)O1：質(zhì)心位置;2）Z1軸：平行于機(jī)械坐標(biāo)系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機(jī)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(zhǎng)）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結(jié)構(gòu)部分尺寸為：2500 mm（長(zhǎng)）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細(xì)尺寸見(jiàn)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(jì)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(jī)構(gòu)與主結(jié)構(gòu)的接口、對(duì)接環(huán)與支架車(chē)的接口，質(zhì)量特性與報(bào)表1所列項(xiàng)目接近，通過(guò)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(cè)量設(shè)備安裝平臺(tái)、4個(gè)主支柱安裝座、8個(gè)輔助支柱安裝座、4個(gè)主支柱三維力傳感器模擬件、8個(gè)輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個(gè)主支柱三維力傳感器連接件、8個(gè)輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機(jī)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(jī)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(jì)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(jì)。

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(jiàn)圖2。由此設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)44個(gè)，分別為：5 kg配重20個(gè)，與結(jié)構(gòu)間通過(guò)M16的螺釘連接;10 kg配重20個(gè)，與結(jié)構(gòu)間通過(guò)M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個(gè)，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(jiàn)圖3，但考慮到實(shí)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(jì)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(yáng)極化處理。這里有一個(gè)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(jiàn)，市場(chǎng)上不容易買(mǎi)到，很難訂貨;2A12對(duì)應(yīng)美國(guó)2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國(guó)家都生產(chǎn)這個(gè)合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點(diǎn)是：強(qiáng)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(duì)接環(huán)接口的設(shè)計(jì)。

對(duì)接環(huán)提供的接口的設(shè)計(jì)遵循開(kāi)孔和功能詳細(xì)說(shuō)明原則：48-φ7為與質(zhì)量特性測(cè)試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷(xiāo)釘孔，保證對(duì)接環(huán)與質(zhì)量特性測(cè)試工裝的對(duì)接要求，銷(xiāo)釘?shù)奈恢枚葹棣?.1。

6）頂板提供接口及不影響對(duì)接的局部更改。

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

文件中提供數(shù)據(jù)40個(gè)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(gè)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(wàn)向吊具與模擬結(jié)構(gòu)間的接口設(shè)計(jì)。

文件中提供，質(zhì)心萬(wàn)向吊具用于穩(wěn)定性試驗(yàn)中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗(yàn)前需將其固定在試驗(yàn)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(guò)盈配合。質(zhì)心萬(wàn)向吊具的裝配圖見(jiàn)圖4。

為了更加穩(wěn)固的完成質(zhì)心萬(wàn)向吊具用于穩(wěn)定性試驗(yàn)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(wàn)向吊具做了一些設(shè)計(jì)改動(dòng)，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(wàn)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(jì)及相應(yīng)的調(diào)整情況。做了如下試驗(yàn)證明產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對(duì)質(zhì)心進(jìn)行了初樣測(cè)定。

2011年6月13日，進(jìn)行了對(duì)接試驗(yàn)和與質(zhì)測(cè)工裝或總裝支架車(chē)間的對(duì)接試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果滿足技術(shù)文件要求。

2011年6月14日，進(jìn)行了機(jī)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(dòng)慣量的正式測(cè)量，測(cè)量結(jié)果滿足技術(shù)文件

要求。

4 ?結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)

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