一种能在超低温高真空环境下工作的运动模拟器的制作方法

本发明涉及一种能在超低温高真空环境下工作的运动模拟器，具体地说是应用回转电机，锥齿轮减速箱，俯仰电机及减速器，蜗轮蜗杆减速箱，plc控制器组成，本发明涉及航空航天机械系统实验设备领域，具体而言，涉及一种能在超低温高真空环境下工作的运动模拟器。

背景技术：

现有技术中，对于运动模拟器需要承受极低温度，并且受到极宽的温度范围影响，温度范围：100k～333k，工作在真空环境，大气压力1×10^-5pa，由于是模拟太空环境状态，其需要工作在辐照区域、导轨和容器热沉所限制的空间，结构无论在轴向还是径向尺寸方面必须要特殊考虑，试件安装于模拟器承载台面，模拟器必须从结构上最大限度的减少辐照区域内的试件底部与热沉间的遮挡面积。针对上述限制因素，应用现有的机械装置无法满足要求，设计了这种能在超低温高真空环境下工作的运动模拟器。

技术实现要素：

针对上述的不足，本发明提供了一种能在超低温高真空环境下工作的运动模拟器。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种能在超低温高真空环境下工作的运动模拟器，是由平移滚轮、俯仰电机、负载法兰盘、回转电机、锥齿轮减速器、过渡法兰盘、俯仰编码器、蜗轮蜗杆减速器、台架、回转轴承支座、回转轴承外圈、扇形齿轮、小齿轮、回转轴承内圈、小圆柱齿轮组成的，其特征在于：回转轴系传动连接，即回转电机通过联轴器与锥齿轮减速器装置连接，锥齿轮减速器进而与小圆柱齿轮传动连接，小圆柱齿轮与回转轴承内圈齿轮啮合，进而带动回转轴承内圈，回转轴承内圈与负载法兰盘通过螺钉相连，回转轴承外圈固定在回转轴承支座上，负载法兰盘与过渡法兰盘通过螺钉相连，最后过渡法兰盘通过螺钉与模拟负载相连，进而带动模拟负载回转运动，俯仰轴系传动连接，即俯仰电机自带减速装置，通过联轴器与蜗轮蜗杆减速器装置相连接，蜗轮蜗杆减速器内部结构通过传动轴与小齿轮相连接，小齿轮与扇形齿轮啮合，扇形齿轮一端通过螺钉与回转轴承支座固连，进而带动模拟负载回转运动，台架安装有平移滚轮，以实现在两根导轨上的灵活平移并可以在任意位置固定。

所述回转机构采用特殊定制的回转支撑轴承组成的轴系，材料均为316l，并对主要承力结构进行深冷处理，电机采用德国phytron的超低温真空电机；结构上，考虑减少温度变化对结构性能的影响，采用对称性设计，为了使运动模拟器结构紧凑，回转轴承内圈转动并加工有整体齿轮；轴系采用固体润滑，齿轮表面镀二硫化钼薄膜，以适应真空工作环境。

所述俯仰机构利用蜗轮蜗杆减速器偏心布置于台架对称中心一侧，以避免与回转轴系的驱动单元产生干涉，因此蜗轮蜗杆减速器一端直接联接小齿轮，另一端通过联轴器以及两个轴承座再联接同样小齿轮。

该发明的有益之处是：该设备可以在高真空超低温环境中给负载提供转动及俯仰两个自由度的运动调节功能，可为实现卫星控制系统光学敏感器、惯性姿态敏感器的性能测试和参数标定提供一台(套)多功能、高精度的地面专用姿态运动仿真和测试设备，在光学敏感器标定应用中，光源模拟器与大地固定，光学敏感器安装于运动模拟器上相应位置，通过运动模拟器的姿态运动实现光学敏感器相对于光源模拟器的姿态角运动模拟；在惯性姿态模拟器标定时，惯性姿态模拟器安装于运动模拟器相应台面，由运动模拟器实现性能测试所需要的高精度角位置定位与角速度运动激励。

附图说明

附图1为本发明的整体结构图；

附图2为本发明的局部结构图；

附图3为本发明的局部结构图。

图中，1、平移滚轮，2、俯仰电机，3、负载法兰盘，4、回转电机，5、锥齿轮减速器，6、过渡法兰盘，7、俯仰编码器，8、蜗轮蜗杆减速器，9、台架，10、回转轴承支座，11、回转轴承外圈，12、扇形齿轮，13、小齿轮，14、回转轴承内圈，15、小圆柱齿轮。

具体实施方式

一种能在超低温高真空环境下工作的运动模拟器，是由平移滚轮1、俯仰电机2、负载法兰盘3、回转电机4、锥齿轮减速器5、过渡法兰盘6、俯仰编码器7、蜗轮蜗杆减速器8、台架9、回转轴承支座10、回转轴承外圈11、扇形齿轮12、小齿轮13、回转轴承内圈14、小圆柱齿轮15组成的，其特征在于：回转轴系传动连接，即回转电机4通过联轴器与锥齿轮减速器5装置连接，锥齿轮减速器5进而与小圆柱齿轮15传动连接，小圆柱齿轮15与回转轴承内圈14齿轮啮合，进而带动回转轴承内圈14转动，回转轴承内圈14与负载法兰盘3通过螺钉相连，回转轴承外圈14固定在回转轴承支座10上，负载法兰盘3与过渡法兰盘6通过螺钉相连，最后过渡法兰盘6通过螺钉与模拟负载相连，进而带动模拟负载回转运动，俯仰轴系传动连接，即俯仰电机2自带减速装置，通过联轴器与蜗轮蜗杆减速器8装置相连接，蜗轮蜗杆减速器8内部结构通过传动轴与小齿轮13相连接，小齿轮13与扇形齿轮12啮合，扇形齿轮12一端通过螺钉与回转轴承支座10固连，进而带动模拟负载回转运动，台架9安装有平移滚轮1，以实现在两根导轨上的灵活平移并可以在任意位置固定。

所述回转机构采用特殊定制的回转支撑轴承组成的轴系，回转轴承内圈14转动并加工有整体齿轮，采用对称性设计和对不锈钢材料考虑减少温度变化对结构性能的影响，轴系采用固体润滑，适应真空工作环境。

所述俯仰机构利用蜗轮蜗杆减速器8偏心布置于台架9对称中心一侧，以避免与回转轴系的驱动单元产生干涉，因此蜗轮蜗杆减速器8一端直接联接小齿轮13，另一端通过联轴器以及两个轴承座再联接同样小齿轮13。

当该装置工作时，由plc控制器控制回转电机4与俯仰电机2运动，进而带动回转机构与俯仰机构动作。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
一种能在超低温高真空环境下工作的运动模拟器，属于航空航天机械系统实验设备领域，是由平移滚轮、俯仰电机、负载法兰盘、回转电机、锥齿轮减速器、过渡法兰盘、俯仰编码器、蜗轮蜗杆减速器、台架、回转轴承支座、回转轴承外圈、扇形齿轮、小齿轮、回转轴承内圈、小圆柱齿轮组成的，俯仰轴系传动连接，即俯仰电机自带减速装置，通过联轴器与蜗轮蜗杆减速器装置相连接，蜗轮蜗杆减速器内部结构通过传动轴与小齿轮相连接，小齿轮与扇形齿轮啮合。该发明的有益之处是：该设备可以在高真空超低温环境中给负载提供转动及俯仰两个自由度的运动调节功能。

技术研发人员：付永领;李林杰;孙雪峰;郑世成;张鹏飞
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2018.04.17
技术公布日：2018.11.09