微型飞行器模拟转台设计【3张CAD图纸和说明书】

目录
1 前   言 2
1.1模拟转台的出现 2
1.2研究概况及发展趋势 3
1.3本设计的内容和特点 3
2  转台机械系统方案的选择及评价 4
2.1 部件的选择 4
2.2 方案的选择和评价 13
3   偏转部分设计 15
3.1：偏转部分齿轮机构的设计 15
3.2：航向部分轴的校核 20
4 偏航部分的设计 23
4.1 转台导轨的设计 23
4.2 偏航运动的螺纹传动设计计算 28
4.3 螺纹传动动力源的选择 33
4.4 偏航部分齿轮机构设计 33
5 滚转部分的设计 39
5.1 滚转部分的相关计算 39
6 升降部分的设计 41
6.1 螺纹传动的设计计算 41
6.2 升降部分齿轮机构设计 45
6.3 动动力源的选择 50
7 俯仰部分的设计 52
7.1 俯仰部分的相关计算 52
参考文献 54
致谢 55

1 前   言
1.1模拟转台的出现
机械是各类机器的统称。它是人类改造自然，发展自己的主要劳动工具。它能把热能、电能、化学能转化成机械能，也能将机械能转换成其它类型的能量。它能改变或传递力并产生运动，完成人们所期待的许多工作。
机械工业历来都是发达国家的重要支柱产业，是一个国家的工业基础。从70年代开始，由于各国政府重视和发展高新技术，特别是微电子技术，微机技术的引入，使传统的机械工业在产品结构和生产系统结构等方面发生了质的变化，使其焕发了新的生命，形成了一个崭新的现代机械工业。可以毫不夸张地说，现在的世界，仍然是一个机械化生产的世界。工业机械化的大力推进，机械制造技术的水平与制造业的发达程度突出反映了一个国家的经济实力和科学技术水平。新技术的推广和应用，使得新产品不断出现，新产品与原有事物相比变化越来越大，最明显的表现在体积变得越来越小。
新技术也是被首先应用在军品的开发研制领域。这就使得，军品在走想现代化的过程中也具有体积变小的特征。如：微型手枪、微型摄相机、微型机器人等等。在这些事物的变化过程中，变化最大的莫过于飞机。在现代战争中，飞机往往用于空中打击、空中侦察、空中预警等等。它的重量是以吨为单位的，一般长宽都是10米以上。飞机在走向现代化的过程中也出现了微型飞机。微型飞行器主要用于战争前沿地区的侦察，它具有，体积小、飞行低、发射方便、重量轻、控制方便等优势。越来越多的国家多投身到微型飞行器的研制中去了。
在微型飞行器的研制过程中，飞行仿真实验是必不可少的重要步骤。微型飞行器模拟转台是半实物微型飞行器飞行仿真实验系统中的一个关键设备。它可以按照实验要求，提供微型飞行器飞行时的航向角（偏转角）、俯仰角、横滚角（滚转角）、偏航（左右）运动、升降（上下）运动以及飞行扰动，实时模拟微型飞行器在空中的姿态。通过模拟微型飞行器的飞行姿态，测试飞行器控制系统能否在飞行器受到外界扰动时控制飞行器调整到安全飞行姿态。同时还可以测试飞行器携带的机载传感器在模拟飞行条件下的工作情况。
1.2：研究概况及发展趋势
目前，在微型飞行器模拟实验转台的研究开发方面，多采用齿轮传动，用步进电机驱动。一般是三轴飞行模拟转台，实验时它只能提供飞行器飞行时的航向角（偏转角）、俯仰角、横滚角（滚转角），即只有三个自由度。这种三轴飞行模拟转台，并不能完全模拟飞行器在空中的姿态。它采用三层转台提供三个方向的转动。在实际使用时，由三个独立的电机驱动。下层转台模拟飞行时的航向角，中层转台模拟飞行时的俯仰角，上层转台模拟飞行时的横滚角。
飞行器在空中飞行时，有六自由度。由于在风洞实验时，飞行器的前进和后退可以用控制风速的方法来模拟，所以，模拟转台的发展趋势是具有五个或六个自由度，能模拟出飞行器在空中飞行的任何姿态，并智能化，即由计算机控制。
1.3：本设计的内容和特点
设计的内容有：
1．搜集毕业设计相关资料，包括参考图纸、技术论文及外文资料。
2．对相关类型的模拟转台进行分析比较，并确定出新的传动方案，绘制出相应传动系统图。
3．绘制结构图，包括展开图和剖截图，并进行相关设计的计算。
4．综合计算结果及图，进行合理性检验。
5．确定方案并进性设计记录的修改、整理。
6．绘制总装配图。
7．确定驱动方式，并确定驱动动力来源。
8．撰写技术论文及设计说明书。
9．翻译外文资料。
设计的特点可归纳为以下几点：
微型飞行器模拟转台是个重要的实验设备，它与常用的实验设备不同，它的应用范围小，但它的作用很大。随着微型飞行器的发展，本设计还要不断的更新和充实。
该设计与实验实际的联系十分密切，有实践知识才能设计出更好的转台。在设计过程中采用“构思”—“设计”法和结构模块化设计方法。掌握这些常用的设计方法，在新技术不断出现的今天，才能设计出适应新型微型飞行器的需求。

2  转台机械系统方案的选择及评价
2.1    部件的选择
一  控制台的功能分析：
微型飞行器模拟转台的有效载荷重量为300—500克，有效载荷空间为Φ25mm，能够模拟微型飞行器飞行时的航向角（偏转角）、俯仰角、横滚角（滚转角）、偏航（左右）运动、升降（上下）运动以及飞行扰动，实时模拟微型飞行器在空中的姿态。因此，系统至少需要五个自由度：三个方向的转动，和两个方向（上下和左右）的移动。三个方向的转动连续不完全回转，两个方向的移动是往复直线运动。
由于在微型飞行器模拟实验时，模拟转台要根据飞行器在空中飞行的实际情况进行模拟，所以，在传动方面要比较精确。设计要求中，模拟转台具有五个自由度，其中，三个转动，两个直线运动。转动精度要较高，转动的角位移分辨率要低，连续转动速度范围要较大，运动角度范围要符合设计要求。在以各种速度转动的过程中，转台运动要平稳，过渡过程要较迅速。直线运动的速度范围要较大，运动要平稳。直线运动与转动过渡过程要迅速、平稳。
设计要求达到：旋转时，角位移分辨率最低为：0.45°，连续运动速度范围为：0至30rpm，运动角度范围：-90°至90°。最高要求为：旋转十角位移分辨率为：0.05°，连续运动速度范围为：0至320rpm，运动角度范围：-180°至180°。直线运动的速度范围不要太大就行，但运动精度要较高。
二  方案的选择：
（1）执行部分  由于在风洞实验中，模拟转台要栽着微型飞行器在风洞中模拟空中姿态，所以，转台的执行部分只需一平台即可，有效载荷空间为Φ25mm（设计要求）。
（2）原动部分  由于在实验时，转台要用计算机进行控制，转台工作精度要求较高，控制要简单，所以要选择工作精度高，控制方便的电机。控制方便的电机有控制电机和步进电机。
控制电机一般指用于自动控制、自动调节、远距离测量、随动系统以及计算装置中的微特电机。它是旋转电机的基础上发展起来的小功率电机，就电磁过程及所遵循的基本规律而言，它与旋转电机并无本质区别，只是所起的作用不同。控制电机主要用来完成控制信号的传递和变换，它的技术性能稳定可靠、动作灵敏、精度高、体积小、重量轻、耗电少。两相交流伺服电机控制方法有：（1）副值控制；（2）相位控制；（3）副值—相位控制。它的输出功率一般在：
0.1W-100W, 其电源频率有50Hz、400Hz等几种。质量；直流伺服电机用在功率较大的场合，它的输出功率为1W-600W。
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件，每当输入一个电脉冲时，它便转过一个固定的角度。脉冲一个一个地输入，电动机便一步一步地转动。