一种地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置的制作方法

本发明涉及飞机气动弹性技术领域，具体涉及一种地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置。

背景技术：

在常规的地面共振试验中，对试验件自由端变形的测量往往只是通过卷尺或直杆来实现，测量人工误差较大；而使用线位移传感器的不仅测量设备较多，附加力较大，而且随着试验件自由端变形的增加并不能保证传感器的垂直度，存在明显弊端。尤其对试验件自由端变形较大的情况，更是很难达到设计要求。为此，需要设计一套适用于地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置，随着试验件的变形可以依靠自身重力效应，自动调整测量角度，保证测试精度，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置，定义三轴坐标系，其中y轴与试验件的长度方向平行，x轴为试验件的宽度方向，z轴为竖直方向；

所述地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置包含，

测量基座，所述测量基座与试验件的自由端连接，且能够绕所述x轴和y轴自由转动，z轴转动自由度被约束；

测量仪，所述测量仪安装在所述测量基座上；

位移标尺，所述位移标尺固定设置，且在所述z轴及x轴方向设置有位移刻度；

所述测量仪能够在所述测量基座保持水平状态，并指示位移标尺上的位移刻度。

优选的，所述测量基座包含：

吊环，所述吊环包含轴线相互垂直的第一套环和第二套环，所述第一套环通过销轴与试验件的自由端连接，且第一套环仅能绕y轴自由转动；所述第二套环在远离试验件的方向与第一套环固定连接；

吊钩，所述吊钩一端挂在所述第二套环上，另一端自由设置，所述吊钩仅能绕x轴自由转动。

优选的，所述吊钩通过销轴与所述第二套环连接，所述销轴的外径与所述第二套环的内径配合，且所述销轴能够在所述第二套环内自由转动，所述销轴与吊钩固定连接。

优选的，所述销轴与所述吊钩一体成型。

优选的，所述测量基座进一步包含平衡器，所述平衡器上设置有平衡配重块，用于增加平衡器的稳定性；所述吊钩的自由端设置有v型槽，所述平衡器安装在所述v型槽内。

优选的，所述测量仪为激光发射器。

优选的，所述地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置进一步包含支架，所述支架竖直设置，用于安装所述位移标尺。

本发明的有益效果在于：

本发明随着试验件的变形可以依靠自身重力效应，自动调整测量角度，保证测试精度。使用方便快捷，加工成本低，能大大提高试验效率，有效保证结果的可靠性。该测量装置不仅适用于地面共振试验的试验件自由端变形实时测量，也可以扩展到其它静置悬臂部件的自由端变形测量(如大型飞机翼尖变形的测量)。

附图说明

图1是本发明一实施例的地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置的示意图。

图2是图1所示的地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置中吊环的示意图。

图3是图1所示的地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置中吊钩的示意图。

图4是图1所示的地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置中平衡器的俯视图。

图5是图1所示的地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置中平衡器的侧视图。

其中，1-试验件，2-吊环，21-第一套环，22-第二套环，3-吊钩，4-平衡器，41-平衡配重块，5-测量仪，7-支架，8-位移标尺。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图5所示，一种地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置，

首先，定义三轴坐标系，其中y轴与试验件1的长度方向平行，x轴为试验件1的宽度方向，z轴为竖直方向；在本实施例中，以大型飞机机翼为例，机翼根部固定，y轴为翼根至翼尖方向(即机翼展向)，x轴为机翼的弦向，z轴为竖直高度方向。

所述地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置包含测量基座、测量仪5及位移标尺8。

所述测量基座与试验件1的自由端连接，且能够绕所述x轴和y轴自由转动，z轴转动自由度被约束；测量仪5安装在所述测量基座上，用于测量试验件1自由端的变形位移；位移标尺8固定设置，且在所述z轴及x轴方向设置有位移刻度；测量仪5能够在所述测量基座保持水平状态，并指示位移标尺上的位移刻度。当试验件1的自由端发生变形位移时，测量仪5在位移标尺8上指示的刻度会实时变化，从而做到试验件1自由端变形的实时测量。

在本实施例中，所述测量基座包含吊环2及吊钩3。

吊环2包含轴线相互垂直的第一套环21和第二套环22，第一套环21通过销轴与试验件1的自由端连接，所述销轴的轴线与y轴平行，且第一套环21仅能绕y轴自由转动；第二套环22在远离试验件1的方向与第一套环21固定连接；

在本实施例中，第一套环21的侧壁截面为矩形，第一套环与销轴配合的孔为直孔(孔的轴线与y轴平行)，所述销轴与第一套环间隙配合。可以理解的是，第一套环21还可以采用其它形式，例如，在一个备选实施例中，第一套环21上与销轴配合的孔采用圆弧结构，孔的截面为圆形；相应的，销轴也设置为弧形，销轴的截面为圆形，销轴与第一套环上的孔配合，此时，第一套环上孔的轴线应与y轴垂直，方能保证第一套环21仅能绕y轴自由转动。

吊钩3一端挂在第二套环22上，另一端自由设置，吊钩3仅能绕x轴自由转动。测量仪5安装在吊钩3的自由端，此时，可以保证测量仪5能够绕y轴和x轴旋转，从而保证测量仪5一直处于垂直水平状态，保证测量精度。

可以理解的是，吊钩3与第二套环22的连接还可以采用其它连接形式。例如，在一个备选实施例中，吊钩3通过销轴与第二套环22连接，且所述销轴与吊钩3一体成型，所述销轴的外径与第二套环22的内径配合，且所述销轴能够在第二套环22内自由转动；在另一个备选实施例中，连接吊钩3与第二套环22的销轴与吊钩3以可拆卸方式连接，其优点在于，方便销轴磨损后的更换，以保证测量精度。

可以理解的是，吊环2的材料可以采用铜，以提高第一套环21和第二套环22的耐磨性能。

在本实施例中，所述测量基座进一步包含平衡器4，平衡器4采用市场上的平衡鸟，并在平衡鸟上设置有平衡配重块41，用于增加平衡器的稳定性；所述吊钩3的自由端设置有v型槽，所述平衡器单点放置在所述v型槽内。平衡器4与吊钩3的合重心与图1中所示的虚线重合，限制平衡器4绕z轴的转动自由度。

在本实施例中，所述测量仪5为激光发射器。激光发射器5固定在平衡鸟上，其重心与图1中所示虚线重合。其优点在于，激光发射器为非接触测量，试验件1的变形不会影响激光发射器的测量。

在本实施例中，所述地面共振试验的试验件自由端变形实时测量装置进一步包含支架7，支架7竖直固定设置，用于安装位移标尺8。位移标尺8上沿z轴方向设置有高度刻度，沿x轴方向设置有水平刻度。激光发射器5发射的激光线投射在位移标尺8上，通过观测位移标尺8上激光点的位置来标定试验件自由端的位置。

由于放开了吊钩3绕x轴、y轴方向的转动自由度，所以吊钩3随着试验件1变形，可以始终保持竖直，同时，由于吊环2和吊钩3均设计有一定的厚度，等于增加了吊钩3绕z轴的扭矩，限制了吊钩3绕z轴的转动自由度，使得吊钩3保持竖直的同时并不能绕z轴转动；平衡器4通过薄圆弧面，单点放置在吊钩3上的v型槽内，等于放开了平衡器4绕x轴、y轴方向的转动自由度，限制了其绕z轴方向的转动自由度，使得平衡器4可以依靠自身重力保持水平姿态，并且不能绕z轴方向的转动，即平衡器4只能沿z轴方向平动；由于吊钩3保持竖直的同时并不能绕z轴转动，平衡器4在吊钩3上只能沿z轴方向平动，所以随着试验件1自由端变形的增加，平衡器4即固定在平衡器4上的激光发射器只沿z轴方向平移，并且其与吊环2之间沿z轴方向的相对距离保持不变；通过激光发射器在位移标尺8上的投影，即可实现对试验件1自由端x向、z向变形的实时测量。该测量装置体积小，重量轻，加工成本低，使用方便快捷，能有效提高了试验效率和测量结果的可靠性。本装置可以扩展应用到其它静置悬臂部件的自由端变形测量(如大型飞机翼尖变形的测量)。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。