某試驗(yàn)吊艙專用掛裝車微調(diào)機(jī)構(gòu)解決方案

王鐵臣

（貴州風(fēng)雷航空軍械有限責(zé)任公司，貴州 安順 561017）

0 引言

某試驗(yàn)吊艙與載機(jī)機(jī)腹掛裝平臺(tái)對(duì)接時(shí)使用的專用掛裝車需具備掛裝高度低、操作簡(jiǎn)單方便、配套成本低的特點(diǎn)，特別在機(jī)腹有限空間下，需通過(guò)掛裝車微調(diào)機(jī)構(gòu)對(duì)吊艙姿態(tài)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，確保試驗(yàn)吊艙吊耳與機(jī)腹掛裝平臺(tái)掛鉤能夠快速完成位置找正并對(duì)接，進(jìn)而完成試驗(yàn)吊艙的掛裝。針對(duì)上述要求，在充分考慮到成本控制及設(shè)計(jì)可靠性的前提下，決定在現(xiàn)有的某型成熟裝彈車平臺(tái)[1-2]基礎(chǔ)上為該試驗(yàn)吊艙制定一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的托盤機(jī)構(gòu)及微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)解決方案，其中托盤機(jī)構(gòu)主要根據(jù)試驗(yàn)吊艙的外形結(jié)構(gòu)及質(zhì)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，用于試驗(yàn)吊艙的放置及固定，并受微調(diào)機(jī)構(gòu)的控制。本文主要對(duì)微調(diào)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的論述，對(duì)托盤機(jī)構(gòu)不再進(jìn)行詳述。微調(diào)機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 專用掛裝車總體結(jié)構(gòu)

1 微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

微調(diào)機(jī)構(gòu)用于連接固定裝彈車平臺(tái)與托盤機(jī)構(gòu)。在接口關(guān)系上，微調(diào)機(jī)構(gòu)下部底板通過(guò)6顆螺釘與裝彈車平臺(tái)上安裝面連接，微調(diào)機(jī)構(gòu)上部通過(guò)3根連接銷與托盤機(jī)構(gòu)連接。在功能上，微調(diào)機(jī)構(gòu)可以通過(guò)3個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)手柄實(shí)現(xiàn)托盤機(jī)構(gòu)的俯仰角度調(diào)節(jié)、左右平移調(diào)節(jié)及左右偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)，且能夠?qū)崿F(xiàn)各調(diào)節(jié)功能相互獨(dú)立，互不影響。微調(diào)機(jī)構(gòu)與托盤機(jī)構(gòu)如圖2所示。

圖2 微調(diào)機(jī)構(gòu)與托盤機(jī)構(gòu)

1.1 微調(diào)機(jī)構(gòu)主要構(gòu)成

微調(diào)機(jī)構(gòu)主要由底板、側(cè)板、保護(hù)罩、調(diào)節(jié)板、連接銷、固定螺栓、俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、左右平移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、左右偏轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等零組件構(gòu)成[3]。底板用于與掛彈車平臺(tái)上安裝面的固定以及側(cè)板的固定；側(cè)板用于固定左右平移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)絲杠、左右偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)絲杠及保護(hù)罩；保護(hù)罩用鈑金件加工，主要用于微調(diào)機(jī)構(gòu)的內(nèi)部防塵保護(hù)；調(diào)節(jié)板主要用于支撐托盤機(jī)構(gòu)，既是主要承力件，也是各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的核心零件，為降低調(diào)節(jié)板與底板在調(diào)節(jié)過(guò)程中的摩擦力并減少磨損，需對(duì)調(diào)節(jié)板及底板進(jìn)行鍍鎘[4]并涂潤(rùn)滑脂處理；連接銷主要用于微調(diào)機(jī)構(gòu)與托盤機(jī)構(gòu)的固定連接；10顆固定螺栓主要用于底板與側(cè)板的固定；俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)托盤的俯仰角度的調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)范圍為±3°；左右平移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)托盤機(jī)構(gòu)的左右平移調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)左右平移調(diào)節(jié)范圍為±20 mm；左右偏轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)托盤機(jī)構(gòu)的左右偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)左右偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)范圍為±10°。微調(diào)機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)成如圖3所示。

圖3 微調(diào)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成

1.2 俯仰角度調(diào)節(jié)方案

托盤的俯仰調(diào)節(jié)是由微調(diào)機(jī)構(gòu)的俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組件及托盤后部連接支座均安裝在底部調(diào)節(jié)板上，俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要由調(diào)節(jié)板、棘輪調(diào)節(jié)手柄、絲杠螺母、調(diào)節(jié)絲杠、限位螺母及后部連接支座組成。調(diào)節(jié)板用于支撐絲杠螺母及后部連接支座；棘輪調(diào)節(jié)手柄用于控制并驅(qū)動(dòng)絲杠螺母的正反轉(zhuǎn)；絲杠螺母用于控制調(diào)節(jié)絲杠的上下移動(dòng)；調(diào)節(jié)絲杠頂端通過(guò)連接銷與托盤連接，下部與絲杠螺母配合，用于支撐托盤機(jī)構(gòu)前部并實(shí)現(xiàn)托盤機(jī)構(gòu)的上下移動(dòng)，調(diào)節(jié)絲杠；限位螺母用于對(duì)調(diào)節(jié)絲杠上下移動(dòng)范圍的限制；后部連接支座用于托盤機(jī)構(gòu)后部的活動(dòng)連接，使托盤機(jī)構(gòu)能夠繞后部連接支座連接銷轉(zhuǎn)動(dòng)。

從設(shè)計(jì)功能上來(lái)看，通過(guò)棘輪調(diào)節(jié)手柄控制絲杠螺母正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠上下伸縮移動(dòng)。調(diào)節(jié)絲杠上下伸縮可實(shí)現(xiàn)托盤繞后部連接支座連接銷的俯仰動(dòng)作，從而達(dá)到改變托盤機(jī)構(gòu)俯仰角度的目的。根據(jù)試驗(yàn)吊艙實(shí)際掛裝需求，考慮到吊艙在托盤上的穩(wěn)定性問(wèn)題，設(shè)定俯仰角度微調(diào)范圍為相對(duì)水平面±3°可調(diào)，調(diào)節(jié)狀態(tài)如圖4所示。

圖4 俯仰調(diào)節(jié)狀態(tài)

棘輪調(diào)節(jié)手柄主要由手柄、銷釘、換向撥片、換向拉桿、上下固定板、壓縮彈簧、彈簧導(dǎo)桿、棘輪舌片及絲杠螺母[5]組成。手柄表面滾花或者硫化，方便操作人員手握；銷釘用于手柄與上下固定板的連接固定；換向撥片及換向拉桿用于棘輪舌片的換向；上下固定片用于所有零件的固定；壓縮彈簧與彈簧導(dǎo)桿用于棘輪舌片的定位；棘輪舌片用于與絲杠螺母的咬合定位。在使用過(guò)程中，操作人員通過(guò)換向撥片及換向拉桿調(diào)整棘輪舌片與絲杠螺母齒槽的咬合方式，從而實(shí)現(xiàn)絲杠螺母的換向旋轉(zhuǎn)，棘輪調(diào)節(jié)手柄的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 棘輪調(diào)節(jié)手柄結(jié)構(gòu)

1.3 左右平移調(diào)節(jié)方案

左右平移調(diào)節(jié)主要由平移調(diào)節(jié)絲杠實(shí)現(xiàn)，主要由調(diào)節(jié)手輪、中心絲杠螺母、平移調(diào)節(jié)絲杠及銅套組成，調(diào)節(jié)手輪為旋轉(zhuǎn)手柄，用于驅(qū)動(dòng)平移調(diào)節(jié)絲杠的旋轉(zhuǎn)；中心絲杠調(diào)節(jié)螺母下部與調(diào)節(jié)板配合固定，上部與平移調(diào)節(jié)絲杠配合；平移調(diào)節(jié)絲杠兩端固定在側(cè)板上，可繞側(cè)板銅套轉(zhuǎn)動(dòng)；銅套用于固定平移調(diào)節(jié)絲杠。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手輪時(shí)，平移調(diào)節(jié)絲杠逆時(shí)針或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，中心絲杠螺母與調(diào)節(jié)螺母沿平移調(diào)節(jié)絲杠及導(dǎo)向桿軸向左右同步移動(dòng)。中心絲杠螺母下端定位柱與底板中心孔配合，帶動(dòng)底板組件沿平移調(diào)節(jié)絲杠左右移動(dòng)，平移過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠與調(diào)節(jié)螺母配合的相對(duì)位置不發(fā)生變動(dòng)，與調(diào)節(jié)螺母同步移動(dòng)。因此在平移調(diào)節(jié)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，底板組件、中心絲杠螺母、調(diào)節(jié)螺母、轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠及連接座組件等均會(huì)左右同步移動(dòng)，因托盤機(jī)構(gòu)通過(guò)3個(gè)連接銷固定在調(diào)節(jié)板上，通過(guò)平移調(diào)節(jié)絲杠即可實(shí)現(xiàn)托盤機(jī)構(gòu)的左右平移。

根據(jù)試驗(yàn)吊艙的安裝實(shí)際需求，同時(shí)考慮重心偏移穩(wěn)定性問(wèn)題，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)板中心圓盤直徑為240 mm，兩側(cè)板內(nèi)側(cè)限位間距為280 mm，允許左右平移調(diào)整范圍為±20 mm，左右調(diào)節(jié)狀態(tài)如圖6、圖7所示。

圖6 微調(diào)機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及平移調(diào)節(jié)狀態(tài)

圖7 微調(diào)機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

1.4 左右偏轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)方案

左右偏轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)由轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠實(shí)現(xiàn)，主要由調(diào)節(jié)手輪、調(diào)節(jié)絲杠、調(diào)節(jié)螺母、連接座組件、連接銷及調(diào)節(jié)板組成。調(diào)節(jié)手輪用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)節(jié)絲杠用于帶動(dòng)調(diào)節(jié)板繞中心絲杠螺母轉(zhuǎn)動(dòng)；調(diào)節(jié)螺母用于固定調(diào)節(jié)絲杠；連接座組件通過(guò)活動(dòng)球頭與調(diào)節(jié)絲杠連接，用于彌補(bǔ)調(diào)節(jié)螺母與連接銷之間的位置變化；連接銷用于連接調(diào)節(jié)板與連接座組件。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手輪時(shí)，調(diào)節(jié)絲杠逆時(shí)針或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠前部球頭帶動(dòng)連接座組件左右移動(dòng)，連接座組件通過(guò)銷軸與調(diào)節(jié)板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，當(dāng)連接座組件左右移動(dòng)時(shí)，可推拉調(diào)節(jié)板繞中心絲杠螺母下端定位柱轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)節(jié)板組件的轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)托盤機(jī)構(gòu)的左右轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)試驗(yàn)吊艙的安裝實(shí)際需求，同時(shí)考慮重心偏移穩(wěn)定性問(wèn)題，設(shè)計(jì)允許左右偏轉(zhuǎn)調(diào)整范圍為±10°，左右調(diào)節(jié)狀態(tài)如圖8、圖9所示。

圖8 微調(diào)機(jī)構(gòu)左右偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)狀態(tài)

圖9 左右偏轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

2 經(jīng)濟(jì)性及可靠性分析

在滿足某試驗(yàn)吊艙掛裝需求的基礎(chǔ)上，充分考慮了微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)成本因素，從該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)看，一共僅涉及25項(xiàng)零件，且結(jié)構(gòu)均比較簡(jiǎn)單，涉及7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)件以及1項(xiàng)成件，標(biāo)準(zhǔn)件及成件均為常用件，機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)成本低。從零件材料的選擇來(lái)看，全部零件選材均為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼及常用合金結(jié)構(gòu)鋼，不涉及特種材料的使用，原材料成本低。從加工制造來(lái)看，所有零件結(jié)構(gòu)采用普通車、銑均可實(shí)現(xiàn)，加工量小，裝配工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，裝配精度要求不高，加工制造工時(shí)費(fèi)用低。從維護(hù)保養(yǎng)來(lái)看，微調(diào)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，不涉及有壽件和易損件，維護(hù)保養(yǎng)工作簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)成本低。

微調(diào)機(jī)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案主要通過(guò)絲杠與絲杠螺母的配合完成，通過(guò)絲杠及絲杠螺母相對(duì)位置的變化轉(zhuǎn)化為托盤機(jī)構(gòu)的位置狀態(tài)的變化，整個(gè)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無(wú)復(fù)雜零件，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失效概率低、平均故障間隔時(shí)間[6]長(zhǎng)，具有非常理想的設(shè)計(jì)可靠性。

3 結(jié)論

在充分考慮經(jīng)濟(jì)成本的前提下，通過(guò)簡(jiǎn)單、可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)某試驗(yàn)吊艙專用掛裝車微調(diào)機(jī)構(gòu)對(duì)吊艙俯仰角度調(diào)節(jié)、左右平移調(diào)節(jié)及左右偏轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)的功能。本文從微調(diào)機(jī)構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)及經(jīng)濟(jì)性等方面詳細(xì)論述了某試驗(yàn)吊艙專用掛裝車微調(diào)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)解決方案，根據(jù)樣件試用驗(yàn)證結(jié)果和用戶使用感受表明，該微調(diào)機(jī)構(gòu)能夠方便可靠地對(duì)某試驗(yàn)吊艙進(jìn)行俯仰角度、左右平移及左右偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)。