穩定性試驗模擬結構設計研制

關秋娟

摘 ?要 ?論述了模擬結構代替真實結構，使模擬結構的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。進行穩定性試驗模擬結構的設計研制。

關鍵詞 ?模擬結構;真實結構;設計研制

中圖分類號：TH12 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）22-0013-02

穩定性試驗模擬結構（以下簡稱：模擬結構）是進行穩定性試驗的結構裝置，對該裝置進行結構裝置設計。

模擬結構提供緩沖機構主/輔支柱的安裝接口，并模擬相應的質量特性。試驗時，用模擬結構代替真實結構，模擬結構的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。

1 ?穩定性試驗模擬結構的設計依據

模擬結構輸入條件要求：

1）坐標系定義。

機械坐標系（O-XYZ）定義如下：1）坐標原點O：對接環下端框、對接法蘭的理論圓心;2）X軸：過坐標原點，垂直于分離面指向主結構方向為正;3）Z軸：過坐標原點指向轉移機構方向;4）Y軸：與Z軸、X軸構成右手坐標系。

質心坐標系（O1-X1Y1Z1）定義如下：1）坐標原點O1：質心位置;2）Z1軸：平行于機械坐標系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機械坐標系的Y軸繞X軸旋轉-45°得到;4）Z1軸：與Z1軸、Y1軸構成右手坐標系。

2）質量特性。

質量特性如表1所示。

3）結構尺寸。

外形尺寸為：3133.2 mm（長）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結構部分尺寸為：2500 mm（長）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細尺寸見圖1。

圖1 ?著陸器主結構尺寸

2 ?模擬結構產品的總體設計及組成

模擬結構外形尺寸與主結構部分一致，模擬緩沖機構與主結構的接口、對接環與支架車的接口，質量特性與報表1所列項目接近，通過配重調節以滿足要求。

模擬結構由主框架、頂板、底板、測量設備安裝平臺、4個主支柱安裝座、8個輔助支柱安裝座、4個主支柱三維力傳感器模擬件、8個輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個主支柱三維力傳感器連接件、8個輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機構的主支柱和輔助支柱與結構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械坐標系的YOZ面。

3 ?模擬結構產品相關零件的設計及相應的調整

1）主支柱三維力傳感器連接件的設計。

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圖2。由此設計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）輔助支柱安裝座設計及變更。

根據提供資料，輔助支柱安裝座用于三維力傳感器與模擬結構間的連接。要求用45鋼，但45鋼材質焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

3）配重的設計及變更。

配重懸掛于模擬主結構的±Y側、±Z側、頂板和底板上，配重塊分3類共計44個，分別為：5 kg配重20個，與結構間通過M16的螺釘連接;10 kg配重20個，與結構間通過M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個，詳細尺寸圖3，其與主結構連接后交付。

25.6 kg配重是焊接結構，參考資料提供為45鋼，因45鋼材質焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

另外25.6 kg配重提供數據，詳細尺寸見圖3，但考慮到實際情況，在安排鉆孔工序前發現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上，調整鉆孔位置。

圖3 ?25.6kg配重圖

4）剛性模擬件的設計與變更。

剛性模擬件共10件，材料為2A14T6。產品加工完成后需進行硫酸陽極化處理。這里有一個材質上的變化，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，市場上不容易買到，很難訂貨;2A12對應美國2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國家都生產這個合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點是：強度高，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）對接環接口的設計。

對接環提供的接口的設計遵循開孔和功能詳細說明原則：48-φ7為與質量特性測試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷釘孔，保證對接環與質量特性測試工裝的對接要求，銷釘的位置度為φ0.1。

6）頂板提供接口及不影響對接的局部更改。

穩定性試驗器頂板需提供28個φ17 mm的吊點連接孔、40個φ11 mm配重連接孔和129個φ11 mm的設備安裝孔。

文件中提供數據40個φ11 mm的位置，在安排鉆孔工序前發現40-φ11孔的位置有幾個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上，調整鉆孔位置。

7）質心萬向吊具與模擬結構間的接口設計。

文件中提供，質心萬向吊具用于穩定性試驗中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗前需將其固定在試驗器質心處，其主要由118型單列向心球軸承、角框、圈框、M10X1.25螺釘、M8吊環螺釘等組成，118型單列向心球軸承為標準件，內圈直徑為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盈配合。質心萬向吊具的裝配圖見圖4。

為了更加穩固的完成質心萬向吊具用于穩定性試驗中連接水平拉繩，獲得水平著陸速度的功能，經同意，將質心萬向吊具做了一些設計改動，主要是吊環螺釘由M8吊環螺釘改為M12吊環螺釘，M10X1.25螺釘改為M12X1.25螺釘。

圖4 ?質心萬向吊具與模擬結構間的裝配圖

8）小結。

以上是模擬結構產品相關零件的設計及相應的調整情況。做了如下試驗證明產品設計的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對質心進行了初樣測定。

2011年6月13日，進行了對接試驗和與質測工裝或總裝支架車間的對接試驗，測量結果滿足技術文件要求。

2011年6月14日，進行了機械坐標系下的質心位置以及質心坐標系的轉動慣量的正式測量，測量結果滿足技術文件

要求。

4 ?結論

穩定性試驗的結構設計研制，提供緩沖機構主/輔支柱的安裝接口，保證了對接環與質量特性測試工裝的成功對接。穩定性試驗模擬結構產品的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。試驗時，模擬結構代替真實結構進行的試驗結果滿足技術文件的各項要求，具有可執行性，產品性能穩定。這項產品已經在2011年7月成功交付，這項產品的設計研制為新光公司創造了可觀的經濟效益。

參考文獻

[1]穩定性試驗模擬結構研制及驗收技術要求.endprint

摘 ?要 ?論述了模擬結構代替真實結構，使模擬結構的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。進行穩定性試驗模擬結構的設計研制。

關鍵詞 ?模擬結構;真實結構;設計研制

中圖分類號：TH12 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）22-0013-02

穩定性試驗模擬結構（以下簡稱：模擬結構）是進行穩定性試驗的結構裝置，對該裝置進行結構裝置設計。

模擬結構提供緩沖機構主/輔支柱的安裝接口，并模擬相應的質量特性。試驗時，用模擬結構代替真實結構，模擬結構的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。

1 ?穩定性試驗模擬結構的設計依據

模擬結構輸入條件要求：

1）坐標系定義。

機械坐標系（O-XYZ）定義如下：1）坐標原點O：對接環下端框、對接法蘭的理論圓心;2）X軸：過坐標原點，垂直于分離面指向主結構方向為正;3）Z軸：過坐標原點指向轉移機構方向;4）Y軸：與Z軸、X軸構成右手坐標系。

質心坐標系（O1-X1Y1Z1）定義如下：1）坐標原點O1：質心位置;2）Z1軸：平行于機械坐標系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機械坐標系的Y軸繞X軸旋轉-45°得到;4）Z1軸：與Z1軸、Y1軸構成右手坐標系。

2）質量特性。

質量特性如表1所示。

3）結構尺寸。

外形尺寸為：3133.2 mm（長）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結構部分尺寸為：2500 mm（長）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細尺寸見圖1。

圖1 ?著陸器主結構尺寸

2 ?模擬結構產品的總體設計及組成

模擬結構外形尺寸與主結構部分一致，模擬緩沖機構與主結構的接口、對接環與支架車的接口，質量特性與報表1所列項目接近，通過配重調節以滿足要求。

模擬結構由主框架、頂板、底板、測量設備安裝平臺、4個主支柱安裝座、8個輔助支柱安裝座、4個主支柱三維力傳感器模擬件、8個輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個主支柱三維力傳感器連接件、8個輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機構的主支柱和輔助支柱與結構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械坐標系的YOZ面。

3 ?模擬結構產品相關零件的設計及相應的調整

1）主支柱三維力傳感器連接件的設計。

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圖2。由此設計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）輔助支柱安裝座設計及變更。

根據提供資料，輔助支柱安裝座用于三維力傳感器與模擬結構間的連接。要求用45鋼，但45鋼材質焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

3）配重的設計及變更。

配重懸掛于模擬主結構的±Y側、±Z側、頂板和底板上，配重塊分3類共計44個，分別為：5 kg配重20個，與結構間通過M16的螺釘連接;10 kg配重20個，與結構間通過M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個，詳細尺寸圖3，其與主結構連接后交付。

25.6 kg配重是焊接結構，參考資料提供為45鋼，因45鋼材質焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

另外25.6 kg配重提供數據，詳細尺寸見圖3，但考慮到實際情況，在安排鉆孔工序前發現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上，調整鉆孔位置。

圖3 ?25.6kg配重圖

4）剛性模擬件的設計與變更。

剛性模擬件共10件，材料為2A14T6。產品加工完成后需進行硫酸陽極化處理。這里有一個材質上的變化，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，市場上不容易買到，很難訂貨;2A12對應美國2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國家都生產這個合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點是：強度高，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）對接環接口的設計。

對接環提供的接口的設計遵循開孔和功能詳細說明原則：48-φ7為與質量特性測試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷釘孔，保證對接環與質量特性測試工裝的對接要求，銷釘的位置度為φ0.1。

6）頂板提供接口及不影響對接的局部更改。

穩定性試驗器頂板需提供28個φ17 mm的吊點連接孔、40個φ11 mm配重連接孔和129個φ11 mm的設備安裝孔。

文件中提供數據40個φ11 mm的位置，在安排鉆孔工序前發現40-φ11孔的位置有幾個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上，調整鉆孔位置。

7）質心萬向吊具與模擬結構間的接口設計。

文件中提供，質心萬向吊具用于穩定性試驗中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗前需將其固定在試驗器質心處，其主要由118型單列向心球軸承、角框、圈框、M10X1.25螺釘、M8吊環螺釘等組成，118型單列向心球軸承為標準件，內圈直徑為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盈配合。質心萬向吊具的裝配圖見圖4。

為了更加穩固的完成質心萬向吊具用于穩定性試驗中連接水平拉繩，獲得水平著陸速度的功能，經同意，將質心萬向吊具做了一些設計改動，主要是吊環螺釘由M8吊環螺釘改為M12吊環螺釘，M10X1.25螺釘改為M12X1.25螺釘。

圖4 ?質心萬向吊具與模擬結構間的裝配圖

8）小結。

以上是模擬結構產品相關零件的設計及相應的調整情況。做了如下試驗證明產品設計的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對質心進行了初樣測定。

2011年6月13日，進行了對接試驗和與質測工裝或總裝支架車間的對接試驗，測量結果滿足技術文件要求。

2011年6月14日，進行了機械坐標系下的質心位置以及質心坐標系的轉動慣量的正式測量，測量結果滿足技術文件

要求。

4 ?結論

穩定性試驗的結構設計研制，提供緩沖機構主/輔支柱的安裝接口，保證了對接環與質量特性測試工裝的成功對接。穩定性試驗模擬結構產品的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。試驗時，模擬結構代替真實結構進行的試驗結果滿足技術文件的各項要求，具有可執行性，產品性能穩定。這項產品已經在2011年7月成功交付，這項產品的設計研制為新光公司創造了可觀的經濟效益。

參考文獻

[1]穩定性試驗模擬結構研制及驗收技術要求.endprint

摘 ?要 ?論述了模擬結構代替真實結構，使模擬結構的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。進行穩定性試驗模擬結構的設計研制。

關鍵詞 ?模擬結構;真實結構;設計研制

中圖分類號：TH12 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）22-0013-02

穩定性試驗模擬結構（以下簡稱：模擬結構）是進行穩定性試驗的結構裝置，對該裝置進行結構裝置設計。

模擬結構提供緩沖機構主/輔支柱的安裝接口，并模擬相應的質量特性。試驗時，用模擬結構代替真實結構，模擬結構的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。

1 ?穩定性試驗模擬結構的設計依據

模擬結構輸入條件要求：

1）坐標系定義。

機械坐標系（O-XYZ）定義如下：1）坐標原點O：對接環下端框、對接法蘭的理論圓心;2）X軸：過坐標原點，垂直于分離面指向主結構方向為正;3）Z軸：過坐標原點指向轉移機構方向;4）Y軸：與Z軸、X軸構成右手坐標系。

質心坐標系（O1-X1Y1Z1）定義如下：1）坐標原點O1：質心位置;2）Z1軸：平行于機械坐標系X軸，且方向相同;3）Y1軸：由機械坐標系的Y軸繞X軸旋轉-45°得到;4）Z1軸：與Z1軸、Y1軸構成右手坐標系。

2）質量特性。

質量特性如表1所示。

3）結構尺寸。

外形尺寸為：3133.2 mm（長）×3133.2 mm（寬）×1413.0 mm（高），主結構部分尺寸為：2500 mm（長）×2500 mm（寬）×1413 mm（高）詳細尺寸見圖1。

圖1 ?著陸器主結構尺寸

2 ?模擬結構產品的總體設計及組成

模擬結構外形尺寸與主結構部分一致，模擬緩沖機構與主結構的接口、對接環與支架車的接口，質量特性與報表1所列項目接近，通過配重調節以滿足要求。

模擬結構由主框架、頂板、底板、測量設備安裝平臺、4個主支柱安裝座、8個輔助支柱安裝座、4個主支柱三維力傳感器模擬件、8個輔助支柱三維力傳感器模擬件、4個主支柱三維力傳感器連接件、8個輔助支柱三維力傳感器連接件組成。

緩沖機構的主支柱和輔助支柱與結構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械坐標系的YOZ面。

3 ?模擬結構產品相關零件的設計及相應的調整

1）主支柱三維力傳感器連接件的設計。

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圖2。由此設計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）輔助支柱安裝座設計及變更。

根據提供資料，輔助支柱安裝座用于三維力傳感器與模擬結構間的連接。要求用45鋼，但45鋼材質焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

3）配重的設計及變更。

配重懸掛于模擬主結構的±Y側、±Z側、頂板和底板上，配重塊分3類共計44個，分別為：5 kg配重20個，與結構間通過M16的螺釘連接;10 kg配重20個，與結構間通過M16的螺釘連接;25.6 kg配重4個，詳細尺寸圖3，其與主結構連接后交付。

25.6 kg配重是焊接結構，參考資料提供為45鋼，因45鋼材質焊接性能不好，考慮到這一因素，我們把45鋼改用Q235鋼板焊接。

另外25.6 kg配重提供數據，詳細尺寸見圖3，但考慮到實際情況，在安排鉆孔工序前發現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上，調整鉆孔位置。

圖3 ?25.6kg配重圖

4）剛性模擬件的設計與變更。

剛性模擬件共10件，材料為2A14T6。產品加工完成后需進行硫酸陽極化處理。這里有一個材質上的變化，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，市場上不容易買到，很難訂貨;2A12對應美國2124合金，為鋁-銅-鎂系中的很多國家都生產這個合金，是硬鋁中用量最大的。該合金的特點是：強度高，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）對接環接口的設計。

對接環提供的接口的設計遵循開孔和功能詳細說明原則：48-φ7為與質量特性測試工裝的連接孔，連接孔的位置度為φ0.1。3-φ8為銷釘孔，保證對接環與質量特性測試工裝的對接要求，銷釘的位置度為φ0.1。

6）頂板提供接口及不影響對接的局部更改。

穩定性試驗器頂板需提供28個φ17 mm的吊點連接孔、40個φ11 mm配重連接孔和129個φ11 mm的設備安裝孔。

文件中提供數據40個φ11 mm的位置，在安排鉆孔工序前發現40-φ11孔的位置有幾個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上，調整鉆孔位置。

7）質心萬向吊具與模擬結構間的接口設計。

文件中提供，質心萬向吊具用于穩定性試驗中連接水平拉繩，以獲得水平速度，試驗前需將其固定在試驗器質心處，其主要由118型單列向心球軸承、角框、圈框、M10X1.25螺釘、M8吊環螺釘等組成，118型單列向心球軸承為標準件，內圈直徑為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盈配合。質心萬向吊具的裝配圖見圖4。

為了更加穩固的完成質心萬向吊具用于穩定性試驗中連接水平拉繩，獲得水平著陸速度的功能，經同意，將質心萬向吊具做了一些設計改動，主要是吊環螺釘由M8吊環螺釘改為M12吊環螺釘，M10X1.25螺釘改為M12X1.25螺釘。

圖4 ?質心萬向吊具與模擬結構間的裝配圖

8）小結。

以上是模擬結構產品相關零件的設計及相應的調整情況。做了如下試驗證明產品設計的可行性。

2011年5月19日，采用吊掛方式對質心進行了初樣測定。

2011年6月13日，進行了對接試驗和與質測工裝或總裝支架車間的對接試驗，測量結果滿足技術文件要求。

2011年6月14日，進行了機械坐標系下的質心位置以及質心坐標系的轉動慣量的正式測量，測量結果滿足技術文件

要求。

4 ?結論

穩定性試驗的結構設計研制，提供緩沖機構主/輔支柱的安裝接口，保證了對接環與質量特性測試工裝的成功對接。穩定性試驗模擬結構產品的質量、轉動慣量及質心位置與真實結構保持一致。試驗時，模擬結構代替真實結構進行的試驗結果滿足技術文件的各項要求，具有可執行性，產品性能穩定。這項產品已經在2011年7月成功交付，這項產品的設計研制為新光公司創造了可觀的經濟效益。

參考文獻

[1]穩定性試驗模擬結構研制及驗收技術要求.endprint