本发明涉及刹车，是一种用于刹车控制器的性能测试的负角加速度产生装置。
背景技术：
1、负角加速度的产生装置主要用于模拟飞机降落时的轮速变化。用于刹车控制器的性能测试时的轮速驱动，为测试提供所需的转速和负角加速度。
2、现有技术中，偏心距曲柄机构中的采用单一飞轮，在高速转动过程中震动强烈，必须有铸铁制造的底座进行吸震。同时，对于飞轮的转速控制和采集，采用三相交流电机，精度较差；对于偏心距的位移采集，使用固化的标定卡尺进行人工读取，误差较大；且在实现惯性防滑过程中，与动力轴的脱离及紧急刹车采用人工操作，安全性低，容易发生卡滞现象；经过检索，《中国新技术新产品》2010年第19期《飞机刹车控制器测试系统的研究与设计》中，采用一控制系统为核心，以伺服电机变速驱动为装置，制造负角加速度产生系统。
3、综上所述，现有负角加速度的产生装置和检测系统，只能实现被测产品端的负角加速度输出，不能实现负角加速度的加载过程中转速、位移、紧急刹车和脱离的模拟以及转速、位移和刹车时间数据的精确采集。因此，不能真实反映刹车控制器的真实性能和数据解析。
技术实现思路
1、为克服现有技术中存在的控制和采集数据的不足，提出一种能够产生负角速度的装置及方法。
2、本发明提出的能够产生负角速度的装置包括伺服电机、行星减速器、电机安装座、平衡飞轮、轴承座、主轴、曲拐飞轮、轴套、曲轴、行星增速器、支撑座、转动轴、电磁离合器、力矩轴、刹车支座、电磁制动器、产品安装座、刹车控制器、滑动平台、平台底板、底座、伺服电动缸、位移传感器、定位板、驱动杆、驱动盖、增速器支座和滑道。其中：
3、主轴支架安装在底座一端的上表面，在该主轴支架的一端的外侧有平衡飞轮，主轴支架另一端的外侧有曲拐飞轮；所述主轴安装在该主轴支架上，并使该主轴的两端分别穿过该主轴支架的支板，分别与所在一端的平衡飞轮或曲拐飞轮固定连接。该主轴连接平衡飞轮一端通过联轴器与安装在该伺服电机轴上的行星加速器固连。
4、转动轴与行星增速器的输入轴固连，该行星增速器的输出轴与转动轴一端固连。该转动轴安装在增速器支座的中心孔内，转动轴的另外一端与行星增速器固连。该增速器支座固定在滑动平台上表面；支撑座位于所述增速器支座一侧，并固定在该滑动平台的上表面。
5、所述该电磁离合器的一端装入力矩轴一端的内孔中，并使二者之间间隙配合；该电磁离合器的另一端与支撑座的另一端连接。所述力矩轴的另一端通过深沟球轴承与电磁制动器的中心孔紧固连接。
6、该电磁制动器的一端与刹车支座一端的法兰固连，另一端端面与驱动盖的一端固连；所述该驱动盖的另一端端面的凹槽与产品轮齿啮合。所述该产品安装座的一端与刹车支座的另外一端固连，该产品安装座的另一端端面与产品安装面连接固定。
7、所述该伺服电动缸上表面与平台底板的下表面固定连接，该伺服电动缸的上表面与位移传感器的下表面固定连接。所述定位板通过上孔与滑动平台端面的驱动杆固定连接；该定位板通过中间孔与伺服电动缸的输出轴固定连接；该定位板通过下孔与位移传感器的输出轴固定连接。伺服电动缸输出轴伸出时，通过定位板带动位移传感器的输出轴移动，同时通过驱动杆带动滑动平台做直线运动。
8、所述平台底板的上表面与滑动平台的导轨下表面固定连，该平台底板的下表面与底座的上表面固定连接。在该底座另一端的上表面安装有平台底板；在该平台底板的上表面有滑动平台。刹车支座固定在该滑动平台上表面的一端，增速器支座固定在该滑动平台上表面的另一端。在该刹车支座与增速器支座之间有支撑座。所述转动轴的一端通过轴承安装在该支撑座上，并使该转动轴的另一端穿过该支撑座的支板，与位于该支撑座与刹车支座之间的力矩轴连接；所述电磁离合器刹车支座与支撑座之间，并套装在该转动轴上。
9、所述曲拐飞轮的外端面连接有轴套；曲轴的一端固定安装在该轴套内，曲轴的另一端安装在增速器支座的支撑孔内，该并与行星增速器的固定连接；该行星增速器的另一端与支撑座的端面通过法兰连接。所述曲轴与增速器支座的支撑孔之间转动配合。
10、轴承座位于该曲拐飞轮的内端面一侧，并使该曲拐飞轮端面的凸台卡装在轴承内圈端面。主轴安装在该轴承座上。平衡飞轮位于该轴承座另一侧，并使该平衡飞轮端面的凸台卡装在轴承内圈端面。伺服电机的输出轴上安装有行星减速器；该行星减速器的内端面与平衡飞轮之间通过电机安装座连接。所述电机安装座的外表面与行星减速器的另一端面法兰连接；该主轴的另外一端穿过曲拐飞轮的中心孔用圆螺母固连。主轴通过一对深沟球轴承固定在轴承座内部的中心位置，该轴承座的下表面与底座的上表面固连。
11、所述轴承座包括两块相互平行的支板；在各支板上有同轴的主轴安装孔。所述主轴的两端通过轴承安装在该主轴安装孔内。所述主轴为双飞轮主轴，外形呈哑铃结构。该主轴一端有所述曲拐飞轮和曲轴的安装段；该主轴另一端有所述平衡飞轮和联轴器的安装段。
12、所述曲拐飞轮的中心有阶梯状的主轴安装孔，主轴的一端装入后，通过该主轴安装孔内表面的轴肩定位，并用螺母固紧。在该曲拐飞轮与曲轴相邻的端面为凹槽状，在该凹槽的边缘有轴向凸出的环形槽壁；在凹槽内有深沟球轴承的滑道，由两条相互平行且凸出该凹槽表面的滑道壁之间形成该滑道。所述滑道宽度方向的中心线与该曲拐飞轮的圆心相交，并使该滑道贯穿所述凹槽。所述滑道壁的中部为圆弧状，以避让安装在所述曲拐飞轮中心的螺母。所述滑道壁与环形槽壁等高。
13、通过与所述滑道中的深沟球轴承接触连接的曲轴销子和轴套，使曲轴通过深沟球轴承可在曲拐飞轮端面的滑槽中沿直线方向往复运动和通过主轴转动。
14、所述平衡飞轮5的结构与该曲拐飞轮的结构相近。该平衡飞轮上无所述的滑道和凹槽。
15、所述该曲轴的一个端面有轴向凸台，该凸台的几何中心有行星增速器安装孔，行星增速器的输入轴通过键安装在该行星增速器安装孔内。在该曲轴一端有用于安装曲轴销子的销孔；所述曲轴销子安装在该行星增速器安装孔内，在该曲轴销子一端套装有轴套；所述曲轴安装在该轴套的一端。
16、所述支撑座两侧竖支撑板上有同轴的通孔，其中一侧的通孔通过深沟球轴承与转动轴固定连接；另一侧的通孔通过轴承与行星增速器连接。该行星增速器端面的法兰与该支撑座的表面固连。该支撑座下表面与滑动平台的上表面紧固连接。
17、所述旋转轴一端的端面有轴向的行星增速器的连接孔，行星增速器输出轴通过键安装在该连接孔内。另一端与电磁离合器的盲孔通过键固定连接。
18、所述力矩轴的外形呈t型。在该力矩轴大直径端的端面有轴向的阶梯状凹槽，用于安装所述电磁离合器，并将该电磁离合器的法兰与该凹槽的槽底表面固连。该力矩轴的小直径端穿过刹车支座端面，通过深沟球轴承与电磁制动器的盲孔固定连接。
19、所述刹车支座由立板和地板组成。立板外端面与电磁制动器的一端端面法兰固定连接；并由保护电磁制动器的产品安装座的一端端面与该立板的外端面法兰固定连接。地板下表面与滑动平台的上表面固定连接。
20、所述驱动盖为圆盘结构。该驱动盖一端端面有与电磁制动器连接的法兰，另一端端面有外接刹车控制器的凹槽；该凹槽的内表面有径向凸出的拨块，通过该拨块将该驱动盖与刹车控制器的输入轴固定连接。
21、所述产品安装座开口端端面与刹车支座的外端面法兰连接，另一端端面与产品安装面的法兰固定连接。
22、本发明提出的利用所述能够产生负角加速度的具体过程是：
23、步骤1：确定转速：
24、通过伺服电机为刹车控制器提供所述转速。
25、所述伺服电机和行星增速器带动主轴转动，同时平衡飞轮和曲拐飞轮在主轴的带动下旋转。所述该曲拐飞轮外侧端滑槽中接触连接的曲轴带动行星增速器转动，该行星增速器的输出轴通过电磁离合器带动转动轴旋转；该电磁离合器通过法兰连接的力矩轴带动与电磁离合器外侧端面固连的驱动盖旋转；产品接头接触连接在驱动盖外端面中心的凹槽，随之转动，为刹车控制器提供测试转速。此时，由上位机软件采集产品转速并显示在软件界面。
26、步骤2：确定偏心距e：
27、所述该伺服电动缸输出轴伸出时，通过定位板带动位移传感器4的输出轴移动，同时通过驱动杆带动滑动平台做直线运动，在曲轴轴线与主轴轴线之间产生径向的直线距离，该径向的直线距离为曲轴与主轴之间的偏心距e。
28、步骤3：计算负角加速度：
29、采集伺服电机输出转速n，曲轴与主轴之间的偏心距e，通过机构各点的位移方程，经过推导得到负角加速度最大的时刻。
30、所述伺服电机输输出转速为n，则曲拐飞轮的转速、平衡飞轮的转速与电机输出转速一致。
31、角速度最大值在曲拐飞轮角位移为0°时，ω2是曲轴的角速度
32、角速度最小值在曲拐飞轮角位移为180°时，
33、角加速度最大值在曲拐飞轮角位移为270°时，
34、角加速度最小值在曲拐飞轮角位移为90°时，
35、综上所述：即飞轮角位移为90°时，为负角加速度最大的时刻。
36、各公式中，n为伺服电机输输出转速；r为曲轴的中心线至曲轴销子中心线的距离；ω1为曲拐飞轮的角速度；α2为曲轴的角加速度；ε3为防滑控制器的输入轴的角加速度；ω为角速度值，ω＝2πn；α为角加速度值，t为伺服电机转一圈的时间。
37、在驱动装置中的曲轴输出端设置行星增速器，使其角加速度数值呈几何倍数增大，便于采集和计算。行星增速器增速比为i；角加速度的计算公式为：
38、
39、本发明中，由伺服电机和行星减速器的输出轴输出测试转速，通过联轴器、轴承座、支撑座、刹车支座、产品安装座的同轴要求，使平衡飞轮、主轴、曲拐飞轮、曲轴、行星增速器、转动轴、力矩轴、电磁制动器、电磁离合器和驱动盖同时转动并由编码器实时反馈转速；由上位机软件采集并记录飞轮转速。
40、所述伺服电动缸安装在平台底板下表面驱动定位板使滑动平台做往复直线运动，定位板与伺服电机输出轴、位移传感器测量轴和驱动杆固连，使曲轴在曲拐飞轮端面的滑槽中直线移动，曲轴轴线与主轴轴线的形成偏心距，由位移传感器采集并反馈至上位机；由上位机软件采集并记录曲轴与曲拐飞轮的偏心距。
41、该刹车控制器的转速达到测试所需转速时，电磁离合器分离同时电磁制动器刹车，建立惯性防滑的物理环境，由上位机采集刹车控制器的负角加速度值和刹车时间。
42、所述该发生装置采用伺服电机驱动，采用伺服闭环控制，转速稳定且精度高；同时双飞轮设计，这种方式保证了飞轮重力完全作用在轴承支架上，经过动平衡标定后，飞轮可以达到较高的动平衡效果，从而消除对曲轴和曲轴销子的影响，并实时采集输出转速。电磁离合器和电磁制动器的自动分离和刹车，提高测试效率，降低安全风险。伺服电动缸和位移传感器于滑动平台的配合，使产品驱动座轴线与主轴轴线产生的偏心距可实时采集并记录。通过实时采集和记录的转速和位移，不但可以测试刹车控制器的性能，而且可以实时监控刹车控制器的实际工况，为刹车控制器的性能优化提供点对点的参考数据。
1.一种能够产生负角速度的装置，其特征在于，包括伺服电机(1)、行星减速器(2)、电机安装座(3)、平衡飞轮(4)、轴承座(5)、主轴(6)、曲拐飞轮(7)、轴套(9)、曲轴(10)、行星增速器(11)、支撑座(12)、转动轴(13)、电磁离合器(14)、力矩轴(15)、刹车支座(16)、电磁制动器(17)、产品安装座(18)、刹车控制器(19)、滑动平台(20)、平台底板(21)、底座(22)、伺服电动缸(23)、位移传感器(24)、定位板(25)、驱动杆(26)、驱动盖(27)、增速器支座(28)和滑道(29)；其中：
2.如权利要求1所述能够产生负角速度的装置，其特征在于，所述该伺服电动缸(23)上表面与平台底板(21)的下表面固定连接，该伺服电动缸的上表面与位移传感器(24)的下表面固定连接；所述定位板(25)通过上孔与滑动平台(20)端面的驱动杆(26)固定连接；该定位板通过中间孔与伺服电动缸的输出轴固定连接；该定位板通过下孔与位移传感器的输出轴固定连接；伺服电动缸输出轴伸出时，通过定位板带动位移传感器的输出轴移动，同时通过驱动杆带动滑动平台做直线运动。
3.如权利要求1所述能够产生负角速度的装置，其特征在于，所述平台底板(21)的上表面与滑动平台的导轨下表面固定连，该平台底板的下表面与底座(22)的上表面固定连接；在该底座(22)另一端的上表面安装有平台底板；在该平台底板的上表面有滑动平台(20)；刹车支座(16)固定在该滑动平台上表面的一端，增速器支座(28)固定在该滑动平台上表面的另一端；在该刹车支座与增速器支座之间有支撑座(12)；所述转动轴(13)的一端通过轴承安装在该支撑座上，并使该转动轴的另一端穿过该支撑座的支板，与位于该支撑座与刹车支座之间的力矩轴(15)连接；所述电磁离合器(14)刹车支座与支撑座之间，并套装在该转动轴上。
4.如权利要求1所述能够产生负角速度的装置，其特征在于，所述曲拐飞轮(7)的外端面连接有轴套(9)；曲轴(10)的一端固定安装在该轴套内，曲轴的另一端安装在增速器支座(28)的支撑孔内，该并与行星增速器(11)的固定连接；该行星增速器的另一端与支撑座(12)的端面通过法兰连接；所述曲轴与增速器支座的支撑孔之间转动配合。
5.如权利要求1所述能够产生负角速度的装置，其特征在于，轴承座(5)位于该曲拐飞轮(7)的内端面一侧，并使该曲拐飞轮端面的凸台卡装在轴承内圈端面；主轴(6)安装在该轴承座上；平衡飞轮(4)位于该轴承座另一侧，并使该平衡飞轮端面的凸台卡装在轴承内圈端面；伺服电机(1)的输出轴上安装有行星减速器(2)；该行星减速器的内端面与平衡飞轮之间通过电机安装座(3)连接；所述电机安装座的外表面与行星减速器的另一端面法兰连接；该主轴的另外一端穿过曲拐飞轮的中心孔用圆螺母固连；主轴通过一对深沟球轴承固定在轴承座内部的中心位置，该轴承座的下表面与底座(22)的上表面固连。
6.如权利要求1所述能够产生负角速度的装置，其特征在于，所述轴承座(5)包括两块相互平行的支板；在各支板上有同轴的主轴安装孔；所述主轴(6)的两端通过轴承安装在该主轴安装孔内；所述主轴为双飞轮主轴，外形呈哑铃结构；该主轴一端有所述曲拐飞轮(7)和曲轴(10)的安装段；该主轴另一端有所述平衡飞轮(4)和联轴器的安装段。
7.如权利要求1所述能够产生负角速度的装置，其特征在于，所述曲拐飞轮(7)的中心有阶梯状的主轴安装孔，主轴(6)的一端装入后，通过该主轴安装孔内表面的轴肩定位，并用螺母固紧；在该曲拐飞轮与曲轴(10)相邻的端面为凹槽状，在该凹槽的边缘有轴向凸出的环形槽壁；在凹槽内有深沟球轴承的滑道(29)，由两条相互平行且凸出该凹槽表面的滑道壁之间形成该滑道；所述滑道宽度方向的中心线与该曲拐飞轮的圆心相交，并使该滑道贯穿所述凹槽；所述滑道壁的中部为圆弧状，以避让安装在所述曲拐飞轮中心的螺母；所述滑道壁与环形槽壁等高；
8.如权利要求1所述能够产生负角速度的装置，其特征在于，所述该曲轴(10)的一个端面有轴向凸台，该凸台的几何中心有行星增速器安装孔，行星增速器(11)的输入轴通过键安装在该行星增速器安装孔内；在该曲轴一端有用于安装曲轴销子(8)的销孔；所述曲轴销子安装在该行星增速器安装孔内，在该曲轴销子一端套装有轴套(9)；所述曲轴安装在该轴套的一端；
9.一种利用权利要求1所述能够产生负角加速度的方法，其特征在于，具体过程是：
10.一种利用权利要求1所述能够产生负角加速度的方法，其特征在于，在驱动装置中的曲轴输出端设置行星增速器，使其角加速度数值呈几何倍数增大，便于采集和计算；行星增速器增速比为i；角加速度的计算公式为：
