三轴飞型转台设计【7张CAD图纸】【优秀】

三轴飞型转台设计

35页 13000字数+说明书+外文翻译+7张CAD图纸【详情如下】

三轴飞型转台设计论文.doc

中框负载件.dwg

中框马达单通道试验装配图.dwg

内框定块限位支架.dwg

内框电机试验装配图.dwg

外文翻译--转台控制系统设计.doc

外框马达单通道试验装配图.dwg

外框马达轴头封油板.dwg

弯板.dwg

摘  要

　　　航空、航天工业发展水平是一个国家科技、经济和国防实力的重要标志。而转台则作为航空、航天等领域中进行半实物仿真和测试的关键设备，也就在其研制过程中起到了极其重要的作用。

　　　采用飞行模拟转台进行仿真不仅加快了武器与飞行控制系统的研制过程，也是研制费用大大降低，同时它是保证航空、航天型号产品和武器系统精度及性能的基础。因此，转台的研究与制造对航空、航天工业和国防建设的发展具有重要作用。

　　　本次毕业设计主要工作有对现有三轴飞行转台进行调研和分析，明确三轴转台的工作原理和结构组成部分，同时对实验室现有状况进行考察并对其建模，给出其中现有各物件尺寸及相对位置，还有设计外框马达单通道试验结构、中框马达单通道试验结构和内框电机试验结构、撰写论文。

关键字 转台;仿真;驱动元件

Abstract

　　　Aviation and aerospace industry development level is an important symbol of national science and technology, economy and national defense strength. While the turntable as aviation, aerospace and other fields ofhardware-in-the-loop simulation and test of key equipment, also in the process of its development has played a very important role.

　　　The flight simulation turntable simulation not only speed up the process of development of weapon and flight control system, also is development cost is greatly reduced, at the same time it is to ensure that aviation and aerospace model product and the basis of weapon system accuracy and performance. Therefore, the study of the turntable and manufacturing for the development of aviation, aerospace industry and national defense construction plays an important role.

　　　The graduation design main job is to the existing research and analysis for three axis turntable flight, clear the working principle and structure of the three-axis turntable part of inspection for the laboratory existing conditions and its modeling, given the current size of various objects and the relative position, and the design frame motor single channel of frame structure, the test motor single channel test structure and frame motor test structure, writing essays.

Keywords turntable;simulation;driving element

目录

摘要I

AbstractII

第1章  绪论1

1.1 课题研究的目的、背景和意义1

1.2 国内外测试转台的发展概况1

1.2.1 国外对测试转台的研究1

1.2.2 国内对测试转台的研究3

1.3 未来转台发展趋势5

1.4 本章小结5

第2章  半实物仿真6

2.1 半实物仿真系统定义6

2.2 半实物仿真的先进性及其特点6

2.3 半实物仿真的基本组成和原理6

2.4 三轴飞型转台与半实物仿真7

2.5 本章小结8

第3章  三轴转台的概述9

3.1 三轴转台工作原理的概述9

3.2 仿真转台驱动原件的选择和标准9

3.2.1 液压驱动的优缺点9

3.2.2 电机驱动的优缺点10

3.3 驱动型式的选择10

3.4 本章小结11

第4章  驱动元件试验场地13

4.1 实验室地基13

4.2 储能器13

4.3 实验室整体建模14

4.4 本章小结15

第5章  外框马达单通道实验方案16

5.1 试验环境16

5.2 马达受力计算16

5.3 负载盘设计16

5.3.1 设计条件16

5.3.2 偏载件17

5.3.3 负载盘17

5.3.4 负载总成18

5.4 底座19

5.5 外框驱动元件试验结构21

5.6 本章小结22

第6章  中框马达与内框电机试验24

6.1 中框马达试验24

6.1.1 试验环境24

6.1.2 模拟负载24

6.1.3 底座25

6.1.4 安装弯板25

6.2 内框电机试验25

6.2.1 模拟负载25

6.2.2 电机的安装及固定25

6.3 中框马达和内框电机试验26

6.4本章小结27

结论28

致谢29

参考文献30

第1章  绪论

1.1 课题研究的目的、背景和意义

　　　航天、航空以及航海事业的发展水平反映了一个国家的综合国力，体现了一个国家的经济发展水平、科技发展水平以及军事实力的综合体现。这个领域的发展程度对国防、经济、政治乃至人民的生活都具有非常重要的意义。当今随着科技的不断发展，其在人民生活中也有着越来越重要的意义。同时人类对太空的探索越来越深入，对探索工具及飞行器的精密度、可控性的要求也更加严格，其中航天飞机的升空飞行、导弹的准确定位与自动跟踪均离不开惯性导航与制导技术。

　　　在现代军事工业、航天工业中，高精确制导的导弹、自动导航的飞行器，在战争中具有越来越重要的作用，因此世界各个国家都极其重视制导系统的研究开发。在研制的过程中，如何准确的获得飞行数据和规律就成为了研制高性能准备的关键。1.3 未来转台发展趋势

　　　不断应用新技术来提高转台的测试精度，增强转台稳定性及环境适应性是转台以后发展主要的方面。其中包括：

　　　1）进一步提高技术指标；

　　　2）实现测试自动化，与计算机控制之间的联系会更加紧密；

　　　3）对测试的可靠性、稳定性有更高要求，要求其越加接近实际环境所碰到的问题；

　　　4）加强各种环境下的测试，控制环境对测试精度的影响，如温度、湿度、压力、地基等的影响。

　　　同时，由于转台的应用越来越广泛并趋于商品化使得在保证转台精度的情况下要不断考虑成本的下降，则要求应用各种新材料和新工艺，这也是转台发展的趋势。

1.4 本章小结

　　　通过查询转台的相关技术资料，对比国外与国内转台的发展过程，让我对转台的发展有了进一步的了解，转台作为半实物仿真中重要的设备组成部分，其性能的好坏极大的影响着仿真的准确性与可靠性，同时也更加体会到转台未来的发展前景，它对国家的经济、国防军事工业都有着不可缺少的影响。对于三轴转台来说，驱动元件又是其重要组成部分，它保证着转台的正常工作和性能要求，本次论文课题就时对转台驱动元件性能的测试，试验其是否满足转台对性能的要求。　　

第2章  半实物仿真

2.1 半实物仿真系统定义

　　　半实物仿真，又称为硬件在回路中的仿真(Hardware in the Loop Simulation)，是指在仿真实验系统的仿真回路中接入部分实物的实时仿真。实时性是进行半实物仿真的必要前提。

　　　半实物仿真同其它类型的仿真方法相比具有经济地实现更高真实度的可能性。从系统的观点来看，半实物仿真允许在系统中接入部分实物，意味着可以把部分实物放在系统中进行考察，从而使部件能在满足系统整体性能指标的环境中得到检验，因此半实物仿真是提高系统设计的可靠性和研制质量的必要手段。

2.2 半实物仿真的先进性及其特点

　　　半实物仿真技术自20世纪60年代问世直到目前美国研制航天飞机，始终盛行不衰。美国大多数国防项目承包商都有一个或多个半实物仿真实验室，这些实验室代表了当前世界先进水平。其先进性体现在：

　　　1) 有高速高精度的仿真机；

　　　2) 有先进完备的环境模拟设备。国内半实物仿真技术在导弹制导、火箭控制、卫星姿态控制等应用研究方面也达到了较高水平。

　　　半实物仿真的特点是：

　　　1) 在回路中接入实物，必须实时运行，即仿真模型的时间标尺和自然时间标尺相同；

　　　2) 需要解决控制器与仿真计算机之间的接口问题；

　　　3) 半实物仿真的实验结果比数学仿真更接近实际。

2.3 半实物仿真的基本组成和原理

　　　半实物仿真系统属于实时仿真系统。它是一种硬件在环实时技术，把实物利用计算机接口嵌入到软件环境中去，并要求系统的软件和硬件都要实时运行，从而模拟整个系统的运行状态。而实时系统由以下几部分组成：

　　　1)仿真计算机　　　　第3章  三轴转台的概述

3.1 三轴转台工作原理的概述

　　　三轴转台主要是根据计算机的指令，实时跟随指令信号，控制转台的滚动、俯仰、航向轴系运动，模拟姿态角位移的变化，与仿真计算机和射频系统形成闭合回路。

　　　机械系统由三个框架和机座组成，主要为负载提供安装基准和滚动、俯仰、航向三轴系回转运动。电气系统主要完成转台的起停、转台监控及远程控制等功能，主要由控制台、电控柜等组成，工作时，电气系统为三轴转台的三个框架的驱动原件提供动力保障，使转台能够驱动负载做各种运动，完成所需要的运动，控制系统根据仿真机的控制指令，经调解后，输出控制信号给相应框架的驱动元。

　　　应用软件实现转台和计算机的实时通讯，记录转台三个框架的角位置数据，并对实验的各轴角位置数据进行处理，绘制运动曲线监控各轴的运动参数，实时进行安全性评估进行各轴控制率运算，控制转台正确运动。

3.2 仿真转台驱动原件的选择和标准

　　　飞行仿真转台的驱动原件有两大类：一类是所有框架都是由液压马达驱动，称为液压仿真转台，如图3-1液压驱动转台所示；另一类是所有框架都是由电动机驱动，称作电动仿真转台，如图3-2电机驱动转台所示。还有的转台内框由电动机驱动，中、外框由液压马达驱动，称为复合驱动式仿真转台。本次论文所针对的三轴转台就是复合驱动式仿真转台。

3.2.1 液压驱动的优缺点

　　　优点：

　　　1）传动装置重量轻、结构紧凑、惯性小。如相同功率的液压马达的体积为电机的12%~13%；

　　　2）可在大范围内实现无极调速，借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无极调速，调速范围可达1:2000，并可在液压装置运行的过程中进行。

　　　3）传递运动均匀平稳，负载变化时速度较平稳；　　　在本次试验中我所负责的主要工作有对试验场地的整体建模，包括试验场地中的现有各物件的形状尺寸、相对位置关系等，并设计外框马达试验结构，包括两个基座的改造、台架钢板、负载件和试验所需的各种附件，设计试验时马达与油源间管路的连接与固定。设计中框马达试验结构，包括基座、弯板的改造、负载件的设计、马达与油源间管路的连接形式等。内框电机试验时，基座的改造及做定块撞击试验时限位支架的设计。

　　　我所做的工作是保证本次驱动元件试验能顺利进行下去的保证，是试验的基本组成部分。在试验场地做试验时，需要保证试验时不与场地内其他物件发生干涉现象，马达试验需要提供油源，而马达与油源间需要通过管路来连接，管路不能发生震动，就需要进行必要的固定，这都是本次试验所要考虑的。

　　　在这次试验中，存在着一些不足之处，像对基座没有完全按照实际物件来建模，就造成后期改造过程中出现偏差，有些设计脱离了实际，只能满足理论要求而没有考虑实际加工难度，就造成了一些设计产品并没有满足本次试验要求。

参考文献

1 冯辛安.机械制造装备及设计.机械工业出版社.1998;

2 王连明.陈铁鸣.机械设计.哈尔滨工业大学出版社.1998;

3 李昌夫.惯性测试转台控制系统设计.哈尔滨工程大学硕士论文.2001:1-5;

4 张锦江、王常虹等，三轴仿真转台的总体设计与关键技术研究.系统仿真学报.1999.Vol.11.No.6:446-449;

5 美国惯导测试技术的现状及趋势.中国惯导技术学会.1987:5-46；

6 刘春芳.三轴仿真转台低速性能及其控制策略的研究.哈尔滨工业大学博士论文.2003:1-5；

7 哈尔滨工业大学，六机部五四所.双轴陀螺漂移测试台精度测试技术总结.1979:1-20；

8 孟凡伟.三轴飞行仿真转台伺服控制系统设计与研究.哈尔滨工业大学硕士学位论文.2001:25-23；

9 谢涛.飞行仿真转台对结构动力学分析及其优化设计研究.哈尔滨工业大学博士论文。2003:30-40；

10 张蕊华.三轴仿真转台电液位置伺服系统的分析和研究.哈尔滨工业大学硕士学位论文.2003:24-28；

11 李昌夫、王伟雄.转台控制系统的一种设计方案.中国惯性技术学报.1998.6（2）：59-61；

12 李军伟.仿真转台电液伺服系统及其中框同步控制技术的研究.哈尔滨工业大学博士论文.2003.6；

13 吕瑞峰.转台静态精度测试方法研究.哈尔滨工业大学硕士学位论文.2003：40-50；

14 任顺青、陈希军三周转台垂直度误差测试与分离技术.计量技术.2002.（5）；

15 王连明，简明机械设计手册【M】.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006；

16 李尚义，三轴飞型转台总体设计与关键技术研究.1995（02）；

17 刘金香，CGC伺服设计的一些考虑.美国惯性测试设备测试技术的现状趋势 1987；

18 News from prospace.Number45.january 2000;

19 A.Louis Design study for a high accuracy three-Axis test table AIAA

　　　GUIDANCE and Control Conference.New York,1985:50-55;

20 Louis a DeMore Design Study for a High-accuracy three-Axis Test Table [J].AIAA Guidance and Control conference 1985,10(1),104-114；

21 ACUTRONIC Inc.Defence [OL]..2011；

22 ACUTRONICInc.3-Axis Montion Simulator SerisAc3337[OL].http:www. .2011.