申请/专利权人：哈尔滨莱特兄弟飞行技术有限公司

申请日：2018-02-08

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN108109470B

主分类号：G09B9/12

分类号：G09B9/12;G09B9/28;G09B9/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2018.06.26#实质审查的生效;2018.06.01#公开

摘要：本发明提供了一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，包括由基板、前面板和两个支撑板围成的支撑框架、左操纵杆、右操纵杆、俯仰联动机构、俯仰伺服电机、横滚联动机构和横滚伺服电机，所述的左操纵杆和右操纵杆对称设置在支撑框架上，所述的左操纵杆和右操纵杆均依次穿过前面板和基板，所述的俯仰联动机构和横滚联动机构都设置在左操纵杆和右操纵杆之间，所述的俯仰伺服电机和横滚伺服电机都固定设置在基板上。本发明所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，在起降、加减速、空中转向时操纵力都会有不同变化，给人一种身临其境的真实感，更贴近真实，使模拟仓真正成为培训飞行驾驶人才的利器，具有较高的使用价值和前瞻性。

主权项：1.一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于：包括由基板11、前面板4和两个支撑板12围成的支撑框架、左操纵杆1、右操纵杆2、俯仰联动机构、俯仰伺服电机23、横滚联动机构和横滚伺服电机3，所述的左操纵杆1和右操纵杆2对称设置在支撑框架上，所述的左操纵杆1和右操纵杆2均依次穿过前面板4和基板11，所述的俯仰联动机构和横滚联动机构都设置在左操纵杆1和右操纵杆2之间，所述的俯仰伺服电机23和横滚伺服电机3都固定设置在基板11上；所述的俯仰联动机构包括分别设置在左操纵杆1端部和右操纵杆2端部的左传力板21和右传力板19，所述的左传力板21和右传力板19的自由端均通过一滑动座24与俯仰齿条机构20连接，所述的俯仰齿条机构20包括设置在基板11底部的两端开口的固定套2001和设置在固定套2001内的带有齿条2002的芯轴2003，所述的芯轴2003贯穿基板11设置，所述的滑动座24穿过固定套2001上表面的限位槽25与芯轴2003固定连接，所述的固定套2001下表面设有齿轮齿条啮合开口，所述的芯轴2003上的齿条2002与俯仰伺服电机齿轮26啮合，所述的俯仰伺服电机齿轮26设置在俯仰伺服电机23的输出轴上，所述的俯仰伺服电机齿轮26和俯仰编码器齿轮27啮合，所述的俯仰编码器齿轮27和俯仰编码器22同轴转动设置在固定在基板11上的俯仰伺服电机架上；所述的横滚联动机构包括分别由左操纵杆1和右操纵杆2带动的横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15以及连接横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15的同步带18，所述的横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15上都带有齿轮，所述的横滚编码器侧转动体8上的齿轮与横滚编码器齿轮28啮合设置，所述的横滚编码器齿轮28和横滚编码器14同轴设置在基板11上，所述的横滚驱动侧转动体8上的齿轮与横滚伺服电机齿轮7啮合，所述的横滚伺服电机齿轮7设置在横滚伺服电机3的输出轴上。

全文数据：一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置技术领域[0001]本发明属于飞机模拟器训练仿真技术领域，尤其是涉及一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置。背景技术[0002]目前在模拟飞行器领域，特别是小型飞机模拟飞行器领域，大部分停留在游戏型操控层面。由于小型飞机大部分采用机械传动方式操纵大飞机一般都是电控或电液控制传动操纵）。在飞机起降、空中加减速、空中转弯等，操纵的力度感都是在不断变化着的。要想顺利迅速达到真机驾驶水平，就要求在地面模拟训练的过程中，更加贴近空中真实情况。这就给模拟器的操控机构设计提出了新的课题，作为飞行模拟仓主要操控机构一一摇杆操纵机构，是首先要改进的机构之一，本“伺服摇杆操纵装置”本着这个宗旨进行了大胆的尝试。发明内容[0003]有鉴于此，本发明旨在提出一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，在起降、加减速、空中转向时操纵力都会有不同变化，给人一种身临其境的真实感，更贴近真实，使模拟仓真正成为培训飞行驾驶人才的利器，具有较高的使用价值和前瞻性。[0004]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：[0005]—种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，包括由基板、前面板和两个支撑板围成的支撑框架、左操纵杆、右操纵杆、俯仰联动机构、俯仰伺服电机、横滚联动机构和横滚伺服电机，所述的左操纵杆和右操纵杆对称设置在支撑框架上，所述的左操纵杆和右操纵杆均依次穿过前面板和基板，所述的俯仰联动机构和横滚联动机构都设置在左操纵杆和右操纵杆之间，所述的俯仰伺服电机和横滚伺服电机都固定设置在基板上。[0006]进一步的，所述的俯仰联动机构包括分别设置在左操纵杆端部和右操纵杆端部的左传力板和右传力板，所述的左传力板和右传力板的自由端均通过一滑动座与俯仰齿条机构连接，所述的俯仰齿条机构包括设置在基板底部的两端开口的固定套和设置在固定套内的带有齿条的芯轴，所述的芯轴贯穿基板设置，所述的滑动座穿过固定套上表面的限位槽与芯轴固定连接，所述的固定套下表面设有齿轮齿条啮合开口，所述的芯轴上的齿条与俯仰伺服电机齿轮啮合，所述的俯仰伺服电机齿轮设置在俯仰伺服电机的输出轴上，所述的俯仰电机齿轮和俯仰编码器齿轮啮合，所述的俯仰编码器齿轮和俯仰编码器同轴转动设置在固定在基板上的俯仰伺服电机架上。[0007]进一步的，所述的横滚联动机构包括分别由左操纵杆和右操纵杆带动的横滚驱动侧转动体和横滚编码器侧转动体以及连接横滚驱动侧转动体和横滚编码器侧转动体的同步带，所述的两个转动体上都带有齿轮，所述的横滚编码器侧转动体上的齿轮与横滚编码器齿轮啮合设置，所述的横滚编码器齿轮和横滚编码器同轴转动设置在基板上，所述的横滚驱动侧转动体上的齿轮与横滚伺服电机齿轮啮合，所述的横滚伺服电机齿轮设置在横滚伺服电机的输出轴上。[0008]进一步的，在所述横滚驱动侧转动体和横滚编码器侧转动体之间的基板上设有横滚行程开关支架，所述的横滚行程开关支架的两端设有横滚限位开关，所述的同步带上设有与横滚限位开关配合的碰块。[0009]进一步的，所述限位槽的两端都设有俯仰限位开关。[0010]进一步的，所述左传力板和右传力板均通过一个带有轴承的固定座与相应的操纵杆连接。[0011]进一步的，每个所述操纵杆与相应转动体连接处均设有拨动销，所述的拨动销与转动体内的孔配合设置。[0012]进一步的，所述基板上还设有同步带的紧带器。[0013]进一步的，所述基板和前面板之间的左操纵杆和右操纵杆外表面都设有一个支撑套。[0014]进一步的，所述俯仰编码器和横滚编码器均与一计算机终端电连接，所述的计算机终端与俯仰伺服电机控制器和横滚伺服电机控制器电连接。[0015]相对于现有技术，本发明所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置具有以下优势：[0016]本发明所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，俯仰伺服电机、俯仰编码器、横滚伺服电机和横滚编码器等构成的伺服回馈系统的设置，能够模拟在飞机起降、空中加减速、空中转弯等，不断变化的操纵的力度感，模拟仿真效果好，使得受训人员在地面练习时能更大限度的模拟真机运行;俯仰联动机构和横滚联动机构的设置，保证了受训人员在驾驶时保证主副驾驶的同步性，有效弥补主副驾驶间对方操作失误缺陷，特别便于训练教学;对于俯仰和横滚动作，都设置限位机构，增加了整个操作系统操作的准确性和安全性。附图说明[0017]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0018]图1为本发明实施例所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置的结构爆炸图；[0019]图2为本发明实施例所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置的结构示意图；[0020]图3为本发明实施例所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置中俯仰齿条机构的结构示意图[0021]图4为图3的D向视图。[0022]附图标记说明：[0023]1-左操纵杆，2-右操纵杆，3-横滚伺服电机，4-前面板，5-固定座，6-支撑套，7-横滚伺服电机齿轮，8-横滚驱动侧转动体，9-紧带器;10-碰块;11-基板;12-支撑板；13-横滚行程开关支架；14-横滚编码器；15-横滚编码器侧转动体;16-横滚限位开关；17-俯仰限位开关；18-同步带；19-右传力板;20-俯仰齿条机构；2001-固定套;2002-齿条;2003-芯轴；21-左传力板;22-俯仰编码器;23-俯仰伺服电机;24-滑动座;25-限位槽;26-俯仰伺服电机齿轮;27-俯仰编码器齿轮;28-横滚编码器齿轮。具体实施方式[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0025]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。[0026]如图1-图4所示，一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，包括由基板11、前面板4和两个支撑板12围成的支撑框架、左操纵杆1、右操纵杆2、俯仰联动机构、俯仰伺服电机23、横滚联动机构和横滚伺服电机3,所述的左操纵杆1和右操纵杆2对称设置在支撑框架上，所述的左操纵杆1和右操纵杆2均依次穿过前面板4和基板11，所述的俯仰联动机构和横滚联动机构都设置在左操纵杆1和右操纵杆2之间，所述的俯仰伺服电机23和横滚伺服电机3都固定设置在基板11上。[0027]所述的俯仰联动机构包括分别设置在左操纵杆1端部和右操纵杆2端部的左传力板21和右传力板19,所述的左传力板21和右传力板19的自由端均通过一滑动座24与俯仰齿条机构20连接，所述的俯仰齿条机构20包括设置在基板11底部的两端开口的固定套2001和设置在固定套2001内的带有齿条2002的芯轴2003,所述的芯轴2003贯穿基板11设置，所述的滑动座24穿过固定套2201上表面的限位槽25与芯轴2003固定连接，所述的固定套2001下表面设有齿轮齿条啮合开口，所述的芯轴2003上的齿条2002与俯仰伺服电机齿轮26啮合，所述的俯仰伺服电机齿轮26设置在俯仰伺服电机23的输出轴上，所述的俯仰伺服电机齿轮26和俯仰编码器齿轮27啮合，所述的俯仰编码器齿轮27和俯仰编码器22同轴转动设置在固定在基板11上的俯仰伺服电机架上。[0028]所述的横滚联动机构包括分别由左操纵杆1和右操纵杆2带动的横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15以及连接横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15的同步带18,所述的横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15上都带有齿轮，所述的横滚编码器侧转动体8上的齿轮与横滚编码器齿轮28啮合设置，所述的横滚编码器齿轮28和横滚编码器14同轴设置在基板11上，所述的横滚驱动侧转动体8上的齿轮与横滚伺服电机齿轮7啮合，所述的横滚伺服电机齿轮7设置在横滚伺服电机3的输出轴上。[0029]在所述横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15之间的基板11上设有横滚行程开关支架13,所述的横滚行程开关支架13的两端设有横滚限位开关16,所述的同步带18上设有与横滚限位开关16配合的碰块10。[0030]所述限位槽25的两端都设有俯仰限位开关17。[0031]所述左传力板21和右传力板19均通过一个带有轴承的固定座5与相应的操纵杆连接，横滚操作时不会影响俯仰操作。[0032]每个所述操纵杆与相应转动体连接处均设有拨动销，所述的拨动销与相应转动体内的孔配合设置。[0033]所述基板11上还设有同步带18的紧带器9。[0034]所述基板11和前面板4之间的左操纵杆1和右操纵杆2外表面都设有一个支撑套6，避免支撑框架变形，影响仿真操作。^[0035]所述俯仰编码器22和横滚编码器14均与一计算机终端电连接，所述的计算机终端与俯仰伺服电机控制器和横滚伺服电机控制器电连接。'[0036]所述基板11、前面板4和两个支撑板12上都设有多个减重孔，减轻重量。[0037]本装置的工作过程是:推动或拉动操纵杆，操纵杆带动两个传力板运动，滑动座24带动芯轴2003运动，因芯轴2003上的齿条2〇02与俯仰电机齿轮洲啮合，齿条2〇〇2带动俯仰电机齿轮26运动，俯仰电机齿轮26带动俯仰编码器齿轮W运动，从而俯仰编码器22接到信号，俯仰编码器22会给计算机输入角度讯号，此时计算机会给伺服控制器一控制信号，俯仰伺服电机23执行控制命令，输出一定转矩，俯仰伺服电机齿轮26通过齿条2002、传力板作用于操纵杆上，给操纵杆的拉出制造相应的阻力，完成飞机起飞和降落的模拟，同步带18连接两个转动体，使得左操纵杆1和右操纵杆2的动作同步；[0038]左右旋转操纵杆，操纵杆带动其上的转动体旋转，转动体上的齿轮带动横滚编码器14转动，横滚编码器14接收到信号，然后将信号传递给计算机，计算机给出命令通过控制器控制横滚伺服电机3输出相应力矩，通过横滚伺服电机齿轮7的传动将此力矩回馈给操纵杆，使操纵杆获得相应的阻力，完成飞机转弯的模拟，左传力板2丨和右传力板19同时与滑动座24连接，也实现了两个操纵杆动作的同步性；[0039]为充分发挥伺服系统的作用，利用其可控资源，简化机械机构，降低成本，在伺服系统中设置了零位回中功能和限位功能。当飞机平飞和系统关机前，摇杆自动回中；当操作达到极限位置时，行程开关会给计算机输入信号，伺服电机输出最大反扭矩，从而阻止动作继续进行。[0040]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：L一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于：包括由基板（11、前面板⑷和两个支撑板12围成的支撑框架、左操纵杆D、右操纵杆2、俯仰联动机构、俯仰伺服电机23、横滚联动机构和横滚伺服电机3，所述的左操纵杆1和右操纵杆⑵对称设置在支撑框架上，所述的左操纵杆（1和右操纵杆2均依次穿过前面板4和基板11，所述的俯仰联动机构和横滚联动机构都设置在左操纵杆⑴和右操纵杆⑵之间，所述的俯仰伺服电机2¾和横滚伺服电机3都固定设置在基板11上。2.根据权利要求1所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:所述的俯仰联动机构包括分别设置在左操纵杆（1端部和右操纵杆2端部的左传力板21和右传力板19，所述的左传力板21和右传力板19的自由端均通过一滑动座24与俯仰齿条机构20连接，所述的俯仰齿条机构20包括设置在基板11底部的两端开口的固定套2001和设置在固定套2001内的带有齿条2002的芯轴2003，所述的芯轴2003贯穿基板11设置，所述的滑动座G4穿过固定套2001上表面的限位槽25与芯轴20〇3固定连接，所述的固定套2001下表面设有齿轮齿条啮合开口，所述的芯轴2003上的齿条2002与俯仰伺服电机齿轮26啮合，所述的俯仰伺服电机齿轮26设置在俯仰伺服电机23的输出轴上，所述的俯仰伺服电机齿轮26和俯仰编码器齿轮27啮合，所述的俯仰编码器齿轮27和俯仰编码器2¾同轴转动设置在固定在基板（11上的俯仰伺服电机架上。3.根据权利要求2所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:所述的横滚联动机构包括分别由左操纵杆⑴和右操纵杆⑵带动的横滚驱动侧转动体®和横滚编码器侧转动体1¾以及连接横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15的同步带18，所述的横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体（丨卩上都带有齿轮，所述的横滚编码器侧转动体8上的齿轮与横滚编码器齿轮28啮合设置，所述的横滚编码器齿轮2¾和横滚编码器（14同轴设置在基板（11上，所述的横滚驱动侧转动体⑻上的齿轮与横滚伺服电机齿轮⑺啮合，所述的横滚伺服电机齿轮⑺设置在横滚伺服电机⑶的输出轴上。4.根据权利要求3所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:在所述横滚驱动侧转动体8和横滚编码器侧转动体15之间的基板11上设有横滚行程开关支架（13，所述的横滚行程开关支架（1¾的两端设有横滚限位开关（16，所述的同步带18上设有与横滚限位开关16配合的碰块10。5.根据权利要求4所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:所述限位槽25的两端都设有俯仰限位开关17。6.根据权利要求5所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:所述左传力板21和右传力板I9均通过一个带有轴承的固定座5与相应的操纵杆连接。7.根据权利要求或6所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:所述基板11上还设有同步带18的紧带器⑼。8.根据权利要求7所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:每个所述操纵杆与相应转动体连接处均设有拨动销，所述的拨动销与相应转动体内的孔配合设置。9.根据权利要求8所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:所述基板11和前面板⑷之间的左操纵杆1和右操纵杆2外表面都设有一个支撑套6。10.根据权利要求3-9中任一项所述的一种模拟小飞机的伺服控制摇杆操纵装置，其特征在于:所述俯仰编码器22和横滚编码器（14均与一计算机终端电连接，所述的计算机终端与俯仰伺服电机控制器和横滚伺服电机控制器电连接。

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