人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 三轴飞型转台设计【7张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

设计说明书.doc

三轴飞型转台设计【7张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

资源目录

三轴飞型转台设计【全套CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】.rar

三轴飞型转台设计

设计说明书.doc---(点击预览)

中框弯板.dwg

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

内框马达单通道试验装配图.dwg

外框马达单通道试验装配图.dwg

外框马达轴头封油板.dwg

压缩包内文档预览：(预览前20页/共44页)

编号：472940 类型：共享资源大小：8.99MB 格式：RAR 上传时间：2015-08-17 上传人：好资料QQ****51605 IP属地：江苏

45
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 三轴飞型转台设计全套 cad 图纸毕业论文答辩优秀优良

资源描述：

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

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

附录132

附录236

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。

在早期的导弹、飞行器的研制过程中。为了获得这些飞行数据，使用的是外场地试验法，就是在武器本身上安装各种传感器，并在实际飞行中测量实验数据，在根据测得的数据进行分析并评价系统的性能，由于这种方法成本太高，不具备重复性，会造成财力、物力、人力的浪费，同时这样有限的试验所获得的规律不可能十分准确，也就不利于飞行器的研制和更新换代。

另一种方法就是在转台上测试，仿真设备在地面测试和评价制导系统的各项性能指标。仿真转台是用于类似飞机、导弹等飞行器姿态仿真的运动模拟器，是整个制导系统运动仿真或转台系统控制与测试的核心设备之一，主要功能是用来模拟导弹在空中的三种角姿态（俯仰、偏航、横滚）运动，作用是将仿真机计算出来的飞行姿态的电信号转变为惯性负载和转台系统可以识别的机械转角信号，便于导弹或飞行器的研发和结构优化设计。

全部文件.gif

效果图1.gif

效果图2.gif

外框马达单通道试验装配图.gif

内框马达单通道试验装配图.gif

中框马达单通道试验装配图.gif

内框定块限位支架.gif

外框马达轴头封油板.gif

中框负载件.gif

中框弯板.gif

字数统计.gif

内容简介：: 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） I 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 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） II 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 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） III 目录摘要 . I Abstract . II 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 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） IV 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 附录 1 . 32 附录 2 . 36 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 1 - 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。在早期的导弹、飞行器的研制过程中。为了获得这些飞行数据，使用的是外场地试验法，就是在武器本身上安装各种传感器，并在实际飞行中测量实验数据，在根据测得的数据进行分析并评价系统的性能，由于这种方法成本太高，不具备重复性，会造成财力、物力、人力的浪费，同时这样有限的试验所获得的规律不可能十分准确，也就不利于飞行器的研制和更新换代。另一种方法就是在转台上测试，仿真设备在地面测试和评价制导系统的各项性能指标。仿真转台是用于类似飞机、导弹等飞行器姿态仿真的运动模拟器，是整个制导系统运动仿真或转台系统控制与测试的核心设备之一，主要功能是用来模拟导弹在空中的三种角姿态（俯仰、偏航、横滚）运动，作用是将仿真机计算出来的飞行姿态的电信号转变为惯性负载和转台系统可以识别的机械转角信号，便于导弹或飞行器的研发和结构优化设计。 1.2 国内外测试转台的发展概况 1.2.1 国外对测试转台的研究转台的研究与发展，一直都是以美国为代表的。美国式最先进的制造转台nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 2 - 的国家。第一台转台于 1945 年诞生于麻省理工学院，这种转台后来被命名为 A型转台。这种转台使用滚珠轴承支撑，交流力矩电机直接驱动，位置分辨率为角分级，这就是美国转台发展的第一阶段。后来麻省理工在 A 型转台的基础上进行修改，用精密齿轮系代替直接驱动装置，研究出了 B 型和 C 型转台。从那时起美国的转台研究就无论是在数量、种类还是精度和自动化程度上都居于世界领先水平，代表了当今世界转台的发展水平和方向。转台的发展经历从单轴、低精度、单功能到多轴、高精度、多功能的各个阶段。 1954 年， D 型转台研制成功，这标志着转台的发展已经达到一个新的水平。D 型转台的轴的支撑采用成对的精密锥形滚珠轴承，用直流力矩电机直接驱动轴系，使动态性能得到改善。转台的角位置测量采用光电敏感系统。为了减少轴系的摩擦，降低干扰力矩， 1959 年开始，研究出了 D 型液压轴承转台，大大提高了测试精度。 1968 年，在 D 型液压轴承转台的基础上设计和制造了 E 型转台，这被认为是进入美国转台发展的第二阶段。 E 型转台采用径向和轴向有压力补偿的液压轴承，并在耳轴上采用空气轴承，由一个光学读出系统测量角度，转台的定位精度在 3 角秒之内。这一时期的美国转台主要采用空气轴承和交流力矩电机直接驱动，从而因摩擦力的减小而大大提高了转台的位置精度和速率精度与速率平稳性。并开始应用计算机参与系统控制，如菲克公司研制的 3768 型、 3769型单轴转台及 5769 型双轴转台。六十年代以后，由于美国的陆海军和民用部门应用惯性系统越来越多，对陀螺精度要求也越来越高，因此转台的研究进入了一个飞速发展的时期。这一时期的转台大多采用气浮轴承，力矩电机直接驱动，直至发展为采用计算机控制，这一时期转台对漂移率（陀螺、加速度计等惯性原件及平台系统的性能指标）的测试精度已经达到 0.001/h 以上。 1969 年以后，美国的转台设计和制造进入了系列化阶段，技术进一步得到发展和完善，相应的转台也成为一种广泛使用的测试设备。从那时候至今，位于美国宾夕法尼亚洲的康特维斯 -戈尔兹公司（ Contraves-Georz Corporation 简称CGC）成为美国制造惯导测试设备和运动模拟系统的主要厂商，并一直代表美国乃至世界惯性设备，尤其是转台的发展水平。从 20 世纪 70 年代初开始， CGC 着手研制并生产系列多轴陀螺测试转台，具体为： 1972 年为 Draper 实验室的第三代陀螺仪和 HoneyWell 公司的静电支撑陀螺仪，研制成功了 53D 型和 53E 型转台， 1979 年为西德航空航天研究试验院研制成功了 53G 型转台。此外，这个系列的转台还有 53B 型、 53W 型等型号，nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 3 - 均是为了各种飞行器的惯性测试而研制的。 53 系列转台的主要特点是：台体形式均为多轴，其中 53B 型为四轴惯性制导测试系统， 53D 型、 53E 型、 53G 型、53W 型为三轴转台，普遍采用气浮轴承，轴系回转精度和正交精度均达到角秒级；使用感应同步器作测试元件，测试精度和定位精度均达到 1 角秒。从 1984 年起， CGC 公司提出了改进的三周测试转台（ Improved Three-Axis Test Table,简称 ITATT）的制造方案，在 CGC 的设计方案中，规定 ITATT 是台超精密三轴转台设备。能评定下一代惯导系统和惯性元件，能测试下一代的天体定位仪表，要求它的三轴综合指向误差小于 0.1 角秒，这些指标比当时的惯导测试仪器几乎提高了 30 倍：转速稳定度在速率为 0.001 /s200/s 内，比当时的水提高了 1020 倍，综合技术指标提高一个数量级以上。 ITATT 三轴测试转台可用于舰船导航和空间传感器的测试，主要指记载光学附件和天体跟踪器、定位装置等的测试，还可用于战略系统测试。在方案中，不仅规定了这台高精度三轴转台的性能指标，而且还影响其设计与制造的主要方面，如对机械的结构、台体的材料、轴承型号、驱动装置、测角元件、控制系统、信号传输等进行广泛的研究，采用新技术等。 ITATT 的许多性能指标代表了当前惯导测试转台的技术发展水平。 1989 年 5 月， CGC 公司签订了高级三轴测试转台的设计、制造及测试内框周的第一阶段任务合同，在过去的几年里，公司已经学习到许多有关高级三轴测试台“设计中提出的问题”，同时已能鉴别必须提出的若干高新风险区。其他转台研制和生产比较出名的还有美国 Carco 公司和德国的 MBB 公司等。英、法、德等国也进行转台的研制工作，但无论投入的人力和财力，还是所达到的水平都不如美国，俄罗斯的惯性技术水平也比较高，但由于其保密性强，对其具体情况不甚了解。 1.2.2 国内对测试转台的研究我国一直把这一关键设备的研制工作放在航天工作的首位。国内自 20 世纪60 年代中期起开始转台的研制工作，从已经研制成功和正在研制的各型转台来看，我国的转台研制工作尽管起步比较晚但是发展却很快，自 60 年代研制出第一台三轴液压仿真转台以来，转台的研制工作处于良好的发展状态中，其发展现状大致如下 : 1966 年， 707 所为高精度单自由液浮积分陀螺仪而考试研制的 DT-1 型单轴低速伺服转台， 1974 年进行全面的精度测定， 1975 年该转台通过技术鉴定。转台由机械台体和电子控制箱两部分组成，测角系统采用感应同步器和旋转变压nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 4 - 器组成，机械系统采用气浮轴承，驱动电机采用交流力矩电机直接驱动组成。 1975 年，由 303 所研制成功的 SFT-1.1 型伺服转台，首次利用光栅作为精密测角元件。可提供三种工作状态：伺服状态、速率状态、位置状态。主要是进行惯性器件的伺服实验，可测定漂移率为 0.01 /h 的惯性系统和陀螺仪。 1979 年，由哈尔滨工业大学、 441 厂和原六机部 6345 所共同研制成功，我国第一台双轴伺服台 TPCT-1 型双轴气浮轴承台，又称为“ 7191”双轴空气轴承转台（“ 7191”双轴台）。 1983 年，由航天部一院 13 所研制的 SSFT 伺服转台是我国最大的双轴伺服台。它是为测量漂移率为 0.01 /h 是双自由度陀螺、三自由度陀螺和加速度计等惯性元件及平台系统的性能设计的。从 20 世纪 80 年代初开始，我国对计算机控制转台和自动测试进行一系列的研究，并进行了转台计算机测试系统的研制工作。 1985 年，由哈工大研制的 DPCT 单轴计算机控制转台，是我国第一台计算机控制转台。计算机参与控制，提高了控制精度，提高了转台的灵活度和测试自动水平。此外，计算机对测试数据进行了实时处理，提高了测试效率和精度。这台转台的测角精度达到了 1 角秒，设计指标为测试漂移率为 0.001 /h 的陀螺。 1987 年，哈工大与 6354 所共同研制成功的 CCGT-1 型陀螺测试转台，是我国第一台计算机控制的双轴测试转台，该转台对我国研制的漂移率为 0.0006/h 的静电陀螺进行了测试。 1990 年，中国航空精密机械研究院所研制成功了 SGT-1 三轴捷联惯导测试转台。这是我国第一台计算机控制的高精度三轴惯导测试台。该转台的主要性能指标是：三轴回转精度为 2 角秒，相邻两轴垂直度为 1 角秒，测角精度为三轴综合 1 角秒。 SGT-1 三轴转台为我国研制捷联惯导系统提供了迫切需要的高精度惯导测试设备。其电控系统采用了与美国 CGC 公司研制的 MPACS30H相类似的模块化系统。 1996 年， 6354 所成功研制出测角系统采用开环鉴幅型高速动态测角模块方案、控制系统采用数字 -模拟混合控制模块方案的三轴模拟转台。目前我国转台综合性能指标精度最高的哈尔滨工业大学惯导中心研制的三轴测试转台，其性能指标达到美国 CGC 公司八十年代研制的 53 系列水平。通过对国外转台研究的了解并与中国转台发展的对比，不难看出在转台的开发研究领域，中国和世界先进水平还是有很大差距的，像对于转台相关技术缺乏深入研究，转台可靠性差，没有批量生产能力，同时在一些领域存在空白等，这都需要我们不断努力，迎头赶上。 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 5 - 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。 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 6 - 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 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 7 - 仿真计算机是实时仿真系统的核心部分，它运行实体对象和仿真环境的数学模型和程序。一般来说，采用层次化、模块化的建模法，将模块化程序划分为不同的速率块，在仿真计算机中按速率块实时调度运行。对于复杂的大型仿真系统，可用多台计算机联网实时运行。 2)物理效应设备物理效应设备的作用是模拟复现真实世界的物理环境，形成仿真环境或称为虚拟环境。物理效应设备实现的技术途径多种多样，方案之一是采用伺服控制回路，通过伺服控制回路控制形成相应的物理量，方案之二是在已储存好的数据库中搜索相应的数据，转化为相应的物理量。 3)接口设备仿真计算机输出的驱动信号经接口变换后驱动相应的物理效应设备。接口设备同时将操作人员或实物系统的控制输入信号馈入仿真计算机。在仿真计算机中通过对动力学系统和环境的数学模型解算，获得系统和环境的各种参数。对半实物仿真系统，这些参数通过物理效应设备生成传感器所需要的测量环境，从而构成完整的闭环仿真系统。物理效应设备是实现仿真系统所需要的中间环节，它的动态特性、静态特性和时间延迟都将对仿真系统的置信度和精度产生影响，应该有严格的相应技术指标要求。半实物仿真系统原理框图如图 2-1 半实物仿真系统原理图所示。仿真计算机（实体动力学模型、环境模型）接口伺服控制回路物理量传感器计算机生成环境、数据库物理效应设备物理效应设备实物系统或操作人员图 2-1 半实物仿真系统原理框图 2.4 三轴飞型转台与半实物仿真三轴飞行仿真转台是进行飞行器半实物仿真实验的重要设备之一，其作用就是在地面上模拟飞行器在空中的动态特性和各种姿态。而随着计算机技术、通信技术与传感技术为主导的信息技术的发展，仿真技术作为高科技、定量化nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 8 - 的辅助研究手段，在科研、军事等领域研究中发挥着越来越重要的地位。半实物仿真作为仿真技术的重要代表之一，其经济效益和军事效益日益凸显，特别在武器系统研究、军事装备训练等重要方面有着举足轻重的作用。同时其也广泛的应用于航天、电工、化工、通信，特别是军事等领域方面的工程设计研究，成为现代高技术的代表之一。 2.5 本章小结通过对半实物仿真的不断了解和学习，我明白了半实物仿真对当今世界各项科研事业所起到的重要影响，提对产品的不断提高和更新有着重要作用，有了它的帮助可以大大减少产品更新时间，利于占领市场，同时也可以节省很大部分研究成本，减少人力、物、力财力的浪费，而三轴转台作为半实物仿真中重要的组成部分，起到了不可替代的作用。通过对转台的研究学习，我更加深刻的了解到我本次课题的意义，它对国防军事的研发有着极为重要的作用。 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 9 - 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； nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 10 - 4）液压装置易于实现过载保护借助于溢流阀等装置，同时液压装置能实现自动润滑因此使用寿命长； 5）由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方面灵活的布置传动机构。借助于各种控制阀，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现远程控制。缺点：液压系统比较容易暴露，低速性能不佳，结构比较复杂，需要配备油源等。 3.2.2 电机驱动的优缺点优点： 1）电动机可实现连续回转，而液压马达则不能； 2)液压马达需要油源而电动机则不需要。缺点：功率转换方式的效率低、体积大、大功率器件价格高又容易损坏、调制干扰严重等。所以这次论文所针对的三轴转台，其外框、中框驱动原件采用了液压马达作为驱动元件，而内框驱动原件采用了电机作为驱动元件。 3.3 驱动型式的选择驱型形式可以分为直接驱动和间接驱动。直接驱动是将电动机或液压马达的输出轴直接和转台框架轴固连，其优点是有利于提高系统的动态性能和精度，主要缺点是其低速性能主要取决于驱动原件本身的低速性能。间接驱动是将电动机或液压马达的输出轴经过齿轮减速之后在于框架固连，其优点是 ;1)可以提高系统的超低速性能； 2)可以利用小的力矩电动机驱动大的负载力矩。但其缺点是由于齿轮啮合间隙以及齿面磨损后的精度的丧失等问题影响系统的精度与稳定性，所以当前国内外大多数采用的都是直接驱动型式。电机驱动常见的电动机是力矩电动机和直流伺服电动机。力矩电动机允许转速低，可直接与框架连接形成直接驱动。但当驱动力矩增大时，其允许的最高转速也降低，所以当框架最大转速较高时不宜选用力矩电动机，而采用直流伺服电动机经齿轮驱动的方案。但直流伺服电动机的轴向尺寸较大，不宜用于转台的内框、中框轴的驱动。近年来，已经研究出一种直流无刷电动机，它具有力矩电动机的调速也行而且调速范围也很大，可用于直接驱动，是一种很有发展前途和研发前景的驱nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 11 - 动元件，对转台的研发设计也必将产生根本的影响。图 3-1 电机驱动转台 AC3337 图 3-2 液压驱动转台 HD7736 3.4 本章小结通过对三轴转台的不断深入学习，让我对三轴转台的工作原理有了大体的了解，对比液压马达和电动机最为驱动元件的各项优缺点，我也深刻的理解了本次课题中所涉及的转台对驱动元件的考量，每种驱动元件都有着自己不同的优点和不足，所以我们要结合自身的性能要求，来综合考量，只有满足性能要nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 12 - 求的驱动原件才能使转台在各种环境下都能正常工作，而在转台运作过程中，对各项参数都有着很精确的要求，这就要求我们要仔仔细细地考虑各部分工作配合情况，只有最适合的配合才能达到完美的工作状况，所以转台的各部分的选择都很重要，不能有半点马虎大意。 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 13 - 第 4 章驱动元件试验场地 4.1 实验室地基驱动元件试验要在实验室进行，而基座的固定要使用到现有实验室地基的 T型槽，经过和老师们的商量分析，决定使用实验室中一块长方形的地基来完成驱动元件的试验，该地基如图 4-1 长型地基所示。图 4-1 长型地 4.2 储能器储能器的作用是： 1）短期内大量供油； 2）系统保压； 3）应急能源； 4）缓和冲击压力； 5）吸收脉动压力。在外框马达和中框马达试验时需要油源来提供压力油，由于本次试验所需压力油流量较大，而实验室并没有满足要求的储能器，所以需要将现有的两个储能器连接到一起，来保证试验时所需要的足够压力及流量。如图 4-2 储能器所示。 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 14 - 图 4-2 储能器 4.3 实验室整体建模在本次驱动元件试验中，试验场地为实验室 A 区，所以在做试验之前需要对实验室现有状况有所了解，则需对实验室进行建模，了解各个关键部分尺寸大小和所在位置关系，以来划分试验时各个不同的工作区域，并进行必要的清场处理，而且实验室的环境状况还关系到后面对试验时管路的设计及布线的要求都有着重要的影响。如图 4-3 实验室整体模型。图 4-3 实验室整体模型 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 15 - 4.4 本章小结在本次试验的最开始阶段，首先是对试验的具体进程有了一定的了解，明白了本次试验要完成所需要的各种各样的条件，第一方面就是试验场地的要求，像是试验时马达基座的连接摆放问题，试验时外框马达、中框马达所需要的油源流量及压力要求，而本次试验是在实验室进行的，就需要对实验室有总体的了解，包括其中现有各物件的形状尺寸、所占相对位置关系等，要保证试验时实验室中现有物件不与本次试验发生干涉，不然为保证试验的顺利进行就需要进行清场处理。在这次对实验室建模过程中，我不仅对 Inventor 的使用有了更深层的了解，也进一步训练了我的实际动手能力，实验室中各物件尺寸、相对位置关系都需要我动手去测量，特别是对 T 型槽的建模过程中，因为我要在其上面安装基座，所以就对 T 型槽的各种尺寸有着很严格的要求，通过这次的学习，我深深的明白了理论设计要想获得成功一定不能离开实际的考量。 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 16 - 第 5 章外框马达单通道实验方案三轴飞行转台由外框、中框和内框组成，其中外框的驱动原件选择的是液压马达，为保证三轴飞型转台的各项要求，现需对马达进行测试。 5.1 试验环境 1)外框轴系质量 2374kg； 2)外框轴系转动惯量 981kgm2； 3)偏载质量 545kg，偏载质心距三轴交点距离 570mm。 5.2 马达受力计算单个马达承重 1187kg、负载转动惯量 490.5kgm2、偏载质量 272.5kg、偏载质心距离三轴交点距离 570mm。压轴力 F=PS=8450000 0.265 (0.625+0.345)/2=1086666N （ 5-1）；压轴力弯矩（两轴承跨距 678mm） T1=0.678/2 F=368379N （ 5-2）；负载重力弯矩（轴端距前端轴承 313mm） T2=0.313 1187 9.8=3641N （ 5-3）；偏载力弯矩偏载力 F2=m a=272.5 8000/57.3 0.57=21685.6N （ 5-4）；偏载力矩 T2=F l=6787.6Nm （ 5-5）； 5.3 负载盘设计 5.3.1 设计条件负载盘设计考虑通用性和扩展性。设计的负载盘除了满足本次轴颈 280mm负载模拟外还要满足轴颈 300mm 时的要求。 nts哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 17 - 1)45 钢抗拉强度按 600MPa 设计。按轴颈 300mm 胀套外径 375mm，传递力矩 100000Nm 计算套筒厚度30mm,这里取套筒外径为 455mm； 2)负载盘满足转动惯量 490.5 kgm2； 3)负载盘质量 1187kg 10%； 4)偏载质心距离三轴交点距离 570mm 附近； 5)一面加入部分加强筋提高负载盘刚度（考虑实现难度，本条去掉）。 5.3.2 偏载件 1)质量 157.6 2kg； 2)中心外侧偏移三轴交点 590mm

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。