一种空间多自由度球铰关节及其支撑装置的制作方法

本发明涉及流体输送球铰支撑装置技术领域，具体涉及一种空间多自由度球铰关节及其支撑装置。

背景技术：

在风洞、容器、水洞和环境试验对飞行器、汽车、发动机、传感器、潜艇、船舶进行吹风试验的设备，是一个闭环回路或开环通路，承受正压和负压，截面为圆形/椭圆形或多边形，进行试验的部段放置在试验段内部，试验段多为多边形结构，在侧面开长方形门，方便试验件的更换。当进行空间姿态试验时，试验段移除或打开试验段门，将空间多自由度走气球铰支撑安放与试验段固定支撑壁板或支架上，并将试验件及配套通气管路与支撑装置相接，实现飞行器、汽车、发动机、传感器、潜艇、船舶等的性能测试。

在机械臂实现加工或安装、消防及工程机械中，通过被加工或安装件的空间姿态变化实现任意位置的加工或安装，并通过流体输送进行冷却被加工件、加工道具、实时清理被加工件/安装件杂物、消防领域输送流体进行消防灭火，工程机械中如混凝泵车输送混凝土等。

目前国内在风洞、容器、水洞和环境试验、机械加工或安装、工程机械及消防时空间姿态角的测试及通气主要通过相对独立的平面运动机构和立面运动机构组合实现空间角的测试，通气功能通过其他管路进行，这造成实现空间姿态角只能在绕平面内的俯仰角变化来实现，空间角存在不连续区域，且相应的冗余管路增加了气流/液流阻塞比和空间排布；而空间多自由度走气球铰支撑很好地克服和解决了这个问题。

技术实现要素：

本发明目的在于：针对上述现有装置中存在的不足而设计了一种空间多自由度通气/液球铰支撑装置，其目的是使该支撑装置在有压通气/液和承力、承力通气/液或无压状态下的空间姿态变化。通过多个通气/液球铰支撑串联实现空间360°位置的任意变化。

技术方案：

为实现本发明目的，本发明提供了一种空间多自由度球铰关节，包括前球铰座、后球铰座和前球铰座封盖；

前球铰座和后球铰座均为两端开口的中空结构，前球铰座的一端形成内球面开口，且内球面开口开度为半球，开口端部内径为内球面直径，前球铰座的另一端形成通气管接口；

后球铰座的一端形成外球面开口，且外球面开口的端部内径小于外球面直径，后球铰座的另一端形成通气管接口；

前球铰座封盖为环形件，且环形件一侧端面为球弧面，且端面开口内径为球弧面直径；

前球铰座的内球面从前方套在后球铰座的外球面上，前球铰座封盖从后方套在后球铰座的外球面上；且前球铰座的内球面与前球铰座封盖套的球弧面的半径相同，前球铰座与前球铰座封盖固定连接；前球铰座与前球铰座封盖正好包住后球铰座；

前球铰座的内球面与前球铰座封盖套的球弧面均与后球铰座的外球面相适配并形成滑动密封；

前球铰座与前球铰座封盖相对于后球铰座能够空间多自由度转动，且前球铰座与后球铰座的中空结构连通。

进一步的，所述内球面与外球面之间设置有密封环。

进一步的，前球铰座与前球铰座封盖通过紧固件固定连接。

进一步的，所述前球铰座与后球铰座之间设置至少一个作动单元，实现前球铰座与前球铰座封盖相对于后球铰座的转动，作动单元两端分别通过万向节链接到前球铰座与后球铰座。

更优选的，所述前球铰座与后球铰座之间设置三个作动单元，三个作动单元与后球铰座的链接位置相互间隔开至少1/4圆弧，其中两个作动单元与前球铰座的链接位置靠在一起，使得其中两个作动单元不会处于平行状态。

上述的三个作动单元作为俯仰驱动机构、偏航驱动机构和防振动防滚转机构来驱动二者的空间任意角变化

本发明进一步提供了一种具有空间多自由度球铰关节的通气支撑装置，包括至少一个空间多自由度通气球铰关节和通气支撑座；从第一个所述通气球铰关节到最后所述通气球铰关节之间依次通过通气管接口连通；

通气支撑座包括导气管和支撑座，导气管固定在支撑座上，导气管上端口与最后一个空间多自由度通气球铰关节的另一通气管接口连通；第一个空间多自由度通气球铰关节的另一通气管接口用于与航空试验模型进气道末端连通。

发明效果：结构简单，实现了承力的流体输送，姿态调整方便，可靠性高。

附图说明

构成

本技术：
的附图用来提供对本发明的进一步理解。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3为空间多自由度球铰关节的放大图

其中：1前球铰座、2后球铰座、3前球铰座封盖、4导气管、5航空试验模型进气道末端、6作动单元、7支撑座、8密封环、9紧固件。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

具体提供了一种空间多自由度球铰关节，包括前球铰座、后球铰座和前球铰座封盖；

前球铰座和后球铰座均为两端开口的中空结构，前球铰座的一端形成内球面开口，且内球面开口开度为半球，开口端部内径为内球面直径，前球铰座的另一端形成通气管接口；

后球铰座的一端形成外球面开口，且外球面开口的端部内径小于外球面直径，后球铰座的另一端形成通气管接口；

前球铰座封盖为环形件，且环形件一侧端面为球弧面，且端面开口内径为球弧面直径；

前球铰座的内球面从前方套在后球铰座的外球面上，前球铰座封盖从后方套在后球铰座的外球面上；且前球铰座的内球面与前球铰座封盖套的球弧面的半径相同，前球铰座与前球铰座封盖固定连接；前球铰座与前球铰座封盖正好包住后球铰座；

前球铰座的内球面与前球铰座封盖套的球弧面均与后球铰座的外球面相适配并形成滑动密封；

前球铰座与前球铰座封盖相对于后球铰座能够空间多自由度转动，且前球铰座与后球铰座的中空结构连通。

进一步的，所述内球面与外球面之间设置有密封环。

进一步的，前球铰座与前球铰座封盖通过紧固件固定连接。

进一步的，所述前球铰座与后球铰座之间设置至少一个作动单元，实现前球铰座与前球铰座封盖相对于后球铰座的转动，作动单元两端分别通过万向节链接到前球铰座与后球铰座。

更优选的，所述前球铰座与后球铰座之间设置三个作动单元，三个作动单元与后球铰座的链接位置相互间隔开至少1/4圆弧，其中两个作动单元与前球铰座的链接位置靠在一起，使得其中两个作动单元不会处于平行状态。

上述的三个作动单元作为俯仰驱动机构、偏航驱动机构和防振动防滚转机构来驱动二者的空间任意角变化。

本发明进一步提供了一种具有空间多自由度球铰关节的通气支撑装置，包括至少一个空间多自由度通气球铰关节和通气支撑座；从第一个所述通气球铰关节到最后所述通气球铰关节之间依次通过通气管接口连通；

通气支撑座包括导气管和支撑座，导气管固定在支撑座上，导气管上端口与最后一个空间多自由度通气球铰关节的另一通气管接口连通；第一个空间多自由度通气球铰关节的另一通气管接口用于与航空试验模型进气道末端连通。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种空间多自由度球铰关节及其支撑装置。前球铰座(2)通过法兰或其他结构与被试验模型或机加刀具或安装件相连，前球铰座(2)通过前球铰座盖(4)配合相连与后球铰座(3)上；为了实现球铰支撑空间多自由度的变化，在前球铰座(2)与后球铰座(3)间用俯仰驱动机构(5)、偏航驱动机构(6)和防振动防滚转机构(7)来驱动二者的空间任意角变化。由于球铰角度变化的限制，在空间任意大角度变化时，可串联多组球铰支撑装置(1)来实现。

技术研发人员：周焕红;黄文
受保护的技术使用者：中航工程集成设备有限公司
技术研发日：2018.06.13
技术公布日：2018.12.07