三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺的設(shè)計

三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺的設(shè)計,三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺的設(shè)計,自由度,微型,飛行器,模擬,摹擬,轉(zhuǎn)臺,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題目 三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺設(shè)計 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 學(xué) 號 088105442 學(xué) 生 姓 名 鄒金生 指 導(dǎo) 教 師 朱保利 填 表 日 期 2012 年 3 月 12 日 一、選題的依據(jù)及意義： 選題的依據(jù) 隨著社會的發(fā)展，工業(yè)水平的提高，逐步的由大型化轉(zhuǎn)向小型化，轉(zhuǎn)化成微型化。在此發(fā)展的過程中，機(jī)械制造技術(shù)的水平與制造業(yè)也得到了有個較快的發(fā)展，它反映的是一個國家的經(jīng)濟(jì)實力和科學(xué)技術(shù)水平。新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，使得新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，與原有的事物相比，其體積是越來越小。機(jī)械工業(yè)歷來都是發(fā)達(dá)國家的重要支柱產(chǎn)業(yè)，是一個國家的工業(yè)基礎(chǔ)。從70年代開始，由于各國政府重視和發(fā)展高新技術(shù)，特別是微電子技術(shù)，微機(jī)技術(shù)的引入，使傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生了質(zhì)的變化，使其煥發(fā)了新的生命，形成了一個嶄新的現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)。 一個國家需安全、穩(wěn)定，其國防技術(shù)就不能落后于其它國家。目前，各國在國防建設(shè)的投入是越來越多，逐年增加，為的就是研制出新的產(chǎn)品，使自己有優(yōu)越于其他國家?，F(xiàn)代軍隊的裝備越來越重視其輕型化、技術(shù)化、現(xiàn)代化等。如：微型沖鋒槍、微型機(jī)器人等。飛機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭是必不可少的，其發(fā)展趨勢也是向無人駕駛，微型化發(fā)展。 在微型飛行器的研制過程中，飛行仿真實驗是必不可少的重要步驟。飛行仿真實驗主要分為測試飛機(jī)飛行動力學(xué)性能的風(fēng)洞實驗和測試飛機(jī)動態(tài)控制性各種機(jī)載傳感器性能的地面半實物飛行仿真實驗。只有通過仿真實驗，獲取足夠多的飛行器性能數(shù)據(jù)，確證飛行器的外形設(shè)計符合動力學(xué)要求，控制系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性以及各種機(jī)載穩(wěn)定性以及各種機(jī)載儀器能夠在模擬工作環(huán)境中正常工作，才能進(jìn)行飛行器的試飛工作。 我國也在研制開發(fā)微型飛行器的行列中的一員，因此也就需要進(jìn)行飛行仿真實驗必不可少的實驗設(shè)備——模擬轉(zhuǎn)臺。為了加快我國微型飛行器的事業(yè)的發(fā)展，我選擇了三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺設(shè)計作為我的畢業(yè)設(shè)計的課題。 課題的意義 在微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺的設(shè)計過程中，三軸搖擺臺是半實物飛行仿真實驗系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵設(shè)備。它可以按照實驗要求，提供飛行器飛行時的航向角、俯仰角、橫滾角以及飛行擾動，實時模擬飛行器在空氣飛行的姿態(tài)。通過模擬飛行器的飛行姿態(tài)，測試飛行器控制系統(tǒng)能否在飛行器受到外界擾動時控制飛行器調(diào)整到安全飛行姿態(tài)。同時，還可以測試飛行器攜帶的機(jī)載傳感器在模擬飛行條件下的工作狀況。 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）： 目前，在微型飛行器模擬實驗轉(zhuǎn)臺的研究開發(fā)方面，多采用齒輪傳動，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。一般是三軸飛行模擬轉(zhuǎn)臺，實驗時能提供飛行器飛行時的航向角（偏轉(zhuǎn)角）、俯仰角、橫滾角（滾轉(zhuǎn)角），即只有三個自由度。這種三軸飛行模擬轉(zhuǎn)臺，并不能完全模擬飛行器在空中的姿態(tài)。它采用三層轉(zhuǎn)臺提供三個方向的轉(zhuǎn)動。在實際使用時，由三個獨立的電機(jī)驅(qū)動。下層轉(zhuǎn)臺模擬飛行時的航向角，中層轉(zhuǎn)臺模擬飛行時的俯仰角，上層轉(zhuǎn)臺模擬飛行時的橫滾角。 飛行器在空中飛行時，有六自由度，所以在風(fēng)洞實驗時，模擬轉(zhuǎn)臺的發(fā)展趨勢是具有五個或六個自由度，要能真實的模擬飛行器在空中受到的各種力以及影響，并且使其智能化，即由計算機(jī)控制，以增加模擬的準(zhǔn)確性。 三、研究內(nèi)容及實驗方案： 研究內(nèi)容： 1．搜集畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料，包括參考圖紙、技術(shù)論文及外文資料。 2．對相關(guān)類型的模擬轉(zhuǎn)臺進(jìn)行分析比較，并確定出新的傳動方案，繪制出相應(yīng)傳動系統(tǒng)圖。 3．繪制結(jié)構(gòu)圖，包括展開圖和剖截圖，并進(jìn)行相關(guān)設(shè)計的計算。 4．綜合計算結(jié)果及圖，進(jìn)行合理性檢驗。 5．確定方案并進(jìn)性設(shè)計記錄的修改、整理。 6．繪制總裝配圖。 7．確定驅(qū)動方式，并確定驅(qū)動動力來源。 8．撰寫說明書。 9．翻譯外文資料。 實驗方案： 方案一、方案二、方案三： 方案一中，主要采用的是齒輪、軸機(jī)構(gòu)。把實現(xiàn)其功能分為三層轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)，各層轉(zhuǎn)臺采用步進(jìn)電機(jī)帶動。方案一中存在較多的缺陷：一是機(jī)構(gòu)不夠緊湊，實現(xiàn)第二層轉(zhuǎn)臺功能是靠的是支架，這樣不但不好定位而且使整個機(jī)構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)；二是實驗時，三層轉(zhuǎn)臺的運動中心必須是在飛行器的運動中心上的，而此機(jī)構(gòu)較難以保證。第二層轉(zhuǎn)臺的運動中心較難控制，難以保證三軸同心。所以此運動機(jī)構(gòu)在設(shè)計上是不合理的，不能在實踐中得到運用。 方案二中，采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。這是利用了蝸輪蝸桿的運動中心較容易控制，設(shè)計過程中當(dāng)中，應(yīng)使飛行器的工作轉(zhuǎn)臺位于蝸輪蝸桿的運動中心，這樣就可以確保同心的要求。在第一層轉(zhuǎn)臺當(dāng)中，采用嚙合作用，使整個上層轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，其運動中心同樣也是在飛行器的運動中心之上的。在此機(jī)構(gòu)當(dāng)中還采用了軟軸機(jī)構(gòu)，充分利用了軟軸的旋轉(zhuǎn)特性。利用軟軸來模擬飛行器的橫滾，軟軸直接連接于工作臺之上的，同時也可以直接的與步進(jìn)電機(jī)連接，使整個機(jī)構(gòu)較為緊湊。驅(qū)動軟軸的電機(jī)與驅(qū)動蝸輪蝸桿的電機(jī)列于運動中心兩側(cè)，這樣有利于整個工作轉(zhuǎn)臺的平衡，減少轉(zhuǎn)動慣量，提高精度，同時也便于三軸的同心。此方案總結(jié)來說比較合理，在實現(xiàn)三個自由度的同時，也確保了其運動中心在同一軸線上。能較好的確保運動精度和準(zhǔn)確度。 方案三第一層轉(zhuǎn)臺采用齒輪嚙合，保證工作臺的運動中心在齒輪的運動中心，再利用兩根軟軸來實現(xiàn)飛行器的俯仰和橫滾運動，與兩根軟軸連接的步進(jìn)電機(jī)分布于軸的兩端，便于平衡，降低轉(zhuǎn)動慣量，其精確度較高。 總述三種方案，方案三較為方便、緊湊。設(shè)計過程中也較為簡單在本書中就不予于設(shè)計與介紹。在本書中主要介紹方案二。對方案二的零件進(jìn)行設(shè)計與計算。 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 目標(biāo)： 1） 設(shè)計的模擬轉(zhuǎn)臺具有三個自由度，有效載荷重量為300—500克，有效載荷空間為Φ150mm，能夠模擬微型飛行器飛行時的航向角（偏轉(zhuǎn)角）、俯仰角、橫滾角（滾轉(zhuǎn)角）以及飛行擾動，實時模擬微型飛行器在空中的姿態(tài)。 2） 繪制的結(jié)構(gòu)圖包括展開圖和剖截圖。 3） 翻譯的外文資料應(yīng)在五千字符以上。 4） 所擬設(shè)計中涉及標(biāo)準(zhǔn)一律執(zhí)行國標(biāo)（新）和ISO。 特色：較高的精度，便于控制，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。 工作進(jìn)度： 1） 收集資料、撰寫開題報告 第1周-第2周 2） 轉(zhuǎn)臺機(jī)械系統(tǒng)方案的選擇及評價 第2周-第5周 3） 轉(zhuǎn)臺裝配圖及零件圖的設(shè)計 第5周-第10周 4） 相關(guān)外文翻譯 第10周-第11周 5） 撰寫畢業(yè)論文 第11周-第12周 五、參考文獻(xiàn) （1） 許洪基，雷光主編 現(xiàn)代機(jī)械傳動手冊 第2版 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 （2）鄧星鐘 主編 機(jī)電傳動控制（第三版） 武漢：華中科技大學(xué)出版社 2001年 （3）濮良貴，紀(jì)名剛 主編 機(jī)械設(shè)計 第7版 北京：高等教育出版社 2001 （4）孫桓，陳作模 主編 機(jī)械原理 第5版 北京：高等教育出版社 （5）王世剛 主編 機(jī)械設(shè)計實踐 哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社2001 （6）王啟義 主編 機(jī)械制造裝備設(shè)計 北京：冶金工業(yè)出版社 2002 （7）李振清 主編 機(jī)械設(shè)計簡明手冊 兵器工業(yè)出版社出版 （8）王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn) 主編 機(jī)械設(shè)計-機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 北京： 高等教育出版社，1996 （9）唐金松 主編 簡明機(jī)械設(shè)計手冊 第2版 上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2000 （10）中國紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室等編 畫法幾何及工程制圖 第四版上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社 1999