(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210909087.9 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 中航通飞研究院有限公司 地址 519000 广东省珠海市金湾区金海中 路999号201栋4层1425室 (72)发明人 刘菊红　范小勇　田莉萍　刘国庆　 谷春雨　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 专利代理师 杨振鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种飞行操纵系统传动性能的计算及优化 方法 (57)摘要 本发明公开一种飞行操纵系统传动性能的 计算及优化方法， 包括以下步骤： 利用工程仿真 分析软件的参数化设计功能和关联设计功能建 立操纵系统运动机构的数字模型； 以建立的数字 模型为基础， 利用工程仿真分析软件建立操纵系 统各个机构之间的运动模型； 以建立的运动模型 为基础， 利用工程仿真分析软件进行运动仿真模 拟， 并对传感装置监控的数据进行记录、 分析、 保 存以及绘制曲线， 完成操纵系统运动机构的优化 设计。 本发 明专利解决了利用模线法进行飞行操 纵系统设计， 存在效率低、 误差大的技术问题， 从 而达到实现传动系统可视化和精确化设计， 提高 工程设计质量、 优化体系设计、 缩短设计周期、 降 低研制成本的目的。 权利要求书3页 说明书9页 附图5页 CN 115310199 A 2022.11.08 CN 115310199 A 1.一种飞行操纵系统传动性能的计算及优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 利用工程仿真分析软件的参数化设计功能和关联设计功能建立操纵系统运动机构的 数字模型； 以建立的数字模型为基础， 利用工程仿真分析软件建立操 纵系统各个机构之间的运动 模型； 以建立的运动模型为基础， 利用工程仿真分析软件进行运动仿真模拟， 并对传感装置 监控的数据进行记录、 分析、 保存以及绘制曲线， 完成操纵系统运动机构的优化设计； 其中， 所述数字模型中包含操纵系统运动机构的几何参数和位置参数， 在对几何参数 或位置参数进行 更改或更新时， 所述数字模型将自动进行整体优化。 2.根据权利要求1所述的飞行操 纵系统传动性 能的计算及优化方法， 其特征在于， 在建 立数字模型时， 包括： 利用CATIA软件的MD2模块的参数化设计功能将操纵系 统运动机构的几何参数和位置 参数在模型 结构树上进行表示； 利用CATIA软件的MD2模块的关联设计功能将所述模型结构树上的几何参数和位置参 数进行关联设计； 其中， 所述几何参数包括摇臂几何参数、 相邻摇臂支座间的支架几何参数以及相邻摇 臂间的拉杆几何参数； 所述位置参数包括摇臂位置参数、 相邻摇臂支座间的支架位置参数 以及相邻摇臂间的拉杆位置参数。 3.根据权利要求2所述的飞行操 纵系统传动性 能的计算及优化方法， 其特征在于， 在建 立数字模型时， 还 包括： 利用所述MD2模块的参数化设计功能建立机构支点 坐标、 转轴方向li(i＝1,2,3)； 以支点坐标为基准， 利用所述MD2模块的关联设计功能， 建立摇臂的运动平面， 在所述 运动平面内设置摇臂的几何参数； 利用所述MD2模块的外 部应用功能建立(i ‑1)与i之间的拉杆； 其中， 所述拉杆的参数由支撑拉杆两端的摇臂确定； 所述摇臂的几何参数包括： 摇臂的 半径、 安装角、 双 摇臂夹角。 4.根据权利要求3所述的飞行操 纵系统传动性 能的计算及优化方法， 其特征在于， 在建 立运动机构支点坐标、 转轴方向li(i＝1,2,3)时， 包括： 以oi为原点Oi， 摇臂转轴为OiZ轴， 摇 臂oiAi为OiX轴建立局部坐标系； 其中， OiX、 OiY、 OiZ的方向余弦分别为[l1 l2 l3]、 [m1 m2 m3]、 [n1 n2 n3]。 5.根据权利要求4所述的飞行操 纵系统传动性 能的计算及优化方法， 其特征在于， 在建 立局部坐标系后， 包括： 利用建立的局部坐标系， 求出o(i‑1)1和B(i‑1)1点在所述局部坐标系下 的坐标， 如O(i‑1)j1和B(i‑1)j1所示： 其中， XO(i‑1)j1、 YO(i‑1)j1、 ZO(i‑1)j1为O(i‑1)j1在局部坐标系下的x轴 、 y轴、 z轴的投影； [l1、 l2、 l3]为局部坐标系下的OX轴的方向余弦；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115310199 A 2[n1、 n2、 n3]为局部坐标系下的OY轴的方向余弦； [m1、 m2、 m3]为局部坐标系下的OZ轴的方向余弦； xO(i‑1)t、 yO(i‑1)t、 zO(i‑1)t为O(i‑1)t在机身坐标系下的x轴 、 y轴、 z轴的投影； xOit、 yOit、 zOit为Oit在机身坐标系下的x轴 、 y轴、 z轴的投影； 其中， XB(i‑1)j1、 YB(i‑1)j1、 ZB(i‑1)j1为B(i‑1)j1在局部坐标系下的x轴 、 y轴、 z轴的投影； [l1、 l2、 l3]为局部坐标系下的OX轴的方向余弦； [n1、 n2、 n3]为局部坐标系下的OY轴的方向余弦； [m1、 m2、 m3]为局部坐标系下的OZ轴的方向余弦； xO(i‑1)t、 yO(i‑1)t、 zO(i‑1)t为O(i‑1)t在机身坐标系下的x轴 、 y轴、 z轴的投影； xOit、 yOit、 zOit为Oit在机身坐标系下的x轴 、 y轴、 z轴的投影。 6.根据权利要求5所述的飞行操 纵系统传动性 能的计算及优化方法， 其特征在于， 在求 出o(i‑1)1和B(i‑1)1点在局部坐标系下的坐标后， 包括： 利用求得的B(i‑1)j1坐标， 假设运动机构 i转动角度为α， Ai转动后的坐标点Aij1为(RcosαRsinα0)， 根据运动机构i和拉杆的运动关 系， 得到运动机构i和拉杆的运动方程， 如公式1所示： (Rcosα‑Xij1)2+(Rsinα‑Yij1)2+(0‑Zij1)2＝L2    (公式1)； 其中， R为摇臂半径； α 为运动机构i 转动角度； L为拉杆长度； XBij1、 YBij1、 ZBij1为局部坐标系下B点的坐标； 根据所述公式1求 解出α， 进 而计算出A和B的运动点Aij1和Bij1。 7.根据权利要求3所述的飞行操 纵系统传动性 能的计算及优化方法， 其特征在于， 在建 立摇臂的运动平面时， 包括： 计算运动机构(i ‑1)输出摇臂的有效半径， 即oi‑1距直线Bi‑1Ai 的距离， 如公式2所示： 其中， r(i‑1)出(上)为运动机构i ‑1输出摇臂的有效力臂； XO(i‑1)j、 YO(i‑1)j、 ZO(i‑1)j1为O(i‑1)j1在局部坐标系下的x轴 、 y轴、 z轴的投影； XAij1、 YAij1、 ZAij1为局部坐标系下A点的坐标； XB(i‑1)j1、 YB(i‑1)j1、 ZB(i‑1)j1为局部坐标系下A点的坐标。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115310199 A 3