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三自由度微型飞行器模拟转台的设计【4张图/19000字】【优秀机械毕业设计论文】

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自由度 微型 飞行器 模拟 摹拟 转台 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,42页,19000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共4张,如下所示
A0-总图.dwg
A2-大齿轮.dwg
A2-轴.dwg
A3-滚筒.dwg

目 录
1 前言………………………………………………………………………………….............. ( 1)
1.1 模拟转台的简介........................................................................................ ( 1)
1.2 研究概况及发展趋势.......................................................................... .( 2)
1.3 研究内容……………………………………………………………………………... .( 2)
2 转台机械系统方案的选择价…………………………………………………... ( 3)
2.1 控制台的功能分析………………………………………………………... ( 3)
2.2 方案的选择和评价……………………………………………………………................ ( 3)
3 原理设计及评价………………………………………………………............ (13)
3.1 原理一……………………………………………………………......................(13)
3.2 原理二……………………………………………………………......................(15)
3.3 原理三……………………………………………………………......................(17)
3.4 总述方案……………………………………………………………..................(18)
3.5 方案二的介绍……………………………………………………………...........(19)
4 齿轮机构设计……………………………………………………………..........(21)
4.1 失效形式…………………………………………………………....................(21)
4.2 设计准则……………………………………………………………...................(22)
4.3 齿轮设计……………………………………………………………...................(23)
5 蜗杆蜗轮设计…………………………………………………………..........(28)
5.1 蜗杆传动简介…………………………………………………………........... (28)
5.2 蜗杆传动的失效形式…………………………………………………….....(29)
5.3 蜗杆传动的材料选择……………………………………………….......... .(29)
5.4 蜗杆计算…………………………………………………………….................(30)
6 软轴设计与计算………………………………………………………........ .(34)
6.1 钢丝软轴的简介…………………………………………………………....(34)
6.2 钢丝软轴的选择与算…………………………………………………...... (36)
7 软轴的校核…………………………………………………………................(37)
7.1 按扭矩强度校核……………………………………………………….....(37)
7.2 按弯扭合成强度条核…………………………………………………...(37)
8 总结……………………………………………………..........................................(39)
参考文献………………………………………………………………...................... (41)
致谢…………………………………………………………………………………………… (42)
摘要:在微型飞行器的研制过程中,飞行仿真实验是必不可少的,飞行仿真实验主要分为测试飞机动力性能的风洞实验和测试飞机动态控制性能。三轴摇摆台是半实物仿真实验系统中的一个关键设备。
本文设计开发了一种用于微型飞行器半实物仿真实验的多功能飞行模拟转台,转台可作为低速扎的三轴摇摆台,也可以作为高速旋转的一维旋转台使用,转台通过三个独立的轴系来实现所需模拟的三个转角。通过计算机控制系统控制整个转台的转动。设计中采用了齿轮机构、蜗轮蜗杆机构、软轴机构来模拟其三个运动。
本产品的主要功能是在控制系统的作用下,能精确做如下运动:手动步进,手动步退,自动步进,自动步退。所设计的模拟转台具有结构紧凑、操作方便、可控性较好、功能也较强大等优点。

关键字:飞行模拟转台 仿真实验 微型飞行器 摇摆台

Abstract: In miniature aircraft research and manufacture process, flying imitate experiment is essential , flying imitate experiment primarily includes experiment for check the airplane motive function and check airplane dynamic control fuction. 
A semi-substance simulation test system is developed for the text and experiment of micro sensors and micro measuring units used in micro aerial vehicles. The simulator is designed with double functions. The bottom mechanism provides yawing angular motions. The middle mechanism provides pitching angular motion. And the top mechanism provides rolling angular motion. When the bottom mechanism is used individually, the system works as a rotating table. The mechanical system is constructed with three independent axes to fulfill the corresponding three angular motions. It adopted gear organization, worm, soft stalk organization to imitate three movement in the design.
The main function of this product is under the control system, can do movement accurately as follows :step forward as hand control, step backward as hand control, step forward automatically, step backward automatically. The designing turns have advantages such as constructed tightly ,can be manipulated conveniently, is well controled , and have powerful fuction etc. 
Key words: Flight simulator Semi-substance simulator
MAV(micro aerial vehicles) Simulator
I、毕业设计(论文)题目:

三自由度微型飞行器模拟转台的设计

II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:

设计的模拟转台具有三个自由度,有效载荷重量为300—500克,有效 
载荷空间为Φ150mm,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),模拟微型飞行器在空中的姿态。

III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间:
1. 收集资料、撰写开题报告 第1周-第2周
2. 转台机械系统方案的选择及评价 第2周-第5周
3. 转台装配图及零件图的设计 第5周-第10周
4. 相关外文翻译 第10周-第11周
5. 撰写毕业论文 第11周-第12周

Ⅳ 、主 要参考资料:
1 璞良贵,纪名刚主编.机械设计.第七版.北京:高等教育出版社,2001;
2 孙桓,陈作模主编.机械原理.第六版.北京:高等教育出版社,2002;
3 徐灏主编.机械设计手册.北京:机械工业出版社,1995.12;
4 王昆等主编. 机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社,2004;


三自由度微型飞行器模拟转台的设计





内容简介:
毕业设计(论文)开题报告 题目 三自由度微型飞行 器模拟转台设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 088105442 学 生 姓 名 邹金生 指 导 教 师 朱保利 填 表 日 期 2012 年 3 月 12 日 一、选题的依据及意义 : 选题的依据 随着社会的发展,工业水平的提高,逐步的由大 型化转向小型化,转化成微型化。在此发展的过程中,机械制造技术的水平与制造业也得到了有个较快的发展,它反映的是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,使得新产品的不断涌现,与原有的事物相比,其体积是越来越小。 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。 一个国家需安全、稳定,其国防技术就 不能落后于其它国家。目前,各国在国防建设的投入是越来越多,逐年增加,为的就是研制出新的产品,使自己有优越于其他国家。现代军队的装备越来越重视其轻型化、技术化、现代化等。如:微型冲锋枪、微型机器人等。飞机在现代战争是必不可少的,其发展趋势也是向无人驾驶,微型化发展。 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。飞行仿真实验主要分为测试飞机飞行动力学性能的风洞实验和测试飞机动态控制性各种机载传感器性能的地面半实物飞行仿真实验。只有通过仿真实验,获取足够多的飞行器性能数据,确证飞行器的外形设计符合 动力学要求,控制系统具有足够的稳定性以及各种机载稳定 性以及各种机载仪器能够在模拟工作环境中正常工作,才能进行飞行器的试飞工作。 我国也在研 制开发微型飞行器的行列中的一员,因此也就需要进行飞行仿真实验必不可少的实验设备 模拟转台。为了加快我国微型飞行器的事业的发展,我选择了三自由度 微型飞行器模拟转台设计作为我的毕业设计的课题。 课题的意义 在微型飞行器模拟转台的设计过程中, 三轴摇摆台是半实物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,提供飞行器飞行时的航向角、俯仰角、横滚角以及飞行扰动,实时模拟飞 行器在空气飞行的姿态。通过模拟飞行器的飞行姿态,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状况。 二、国内外研究概况及发展趋势(含文献综述): 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,所以在风洞实验时,模拟转台的发展趋势是具有五个或六个自由度,要能真实的模拟飞行器在空中受到的各种力以及影响,并且使其智能化,即由计算机控制,以增加模拟的准确性。 三、研究内容及实验方案: 研究内容: 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撰写说明书。 9翻译外文资料。 实验方案: 方案一、方案二、方案三: 方案一中,主要采用的是齿轮、轴机构。把实现其功能分为三层转台实现,各层转台采用步进电机带动。方案一中存在较多的缺陷:一是机构不够紧凑,实现第二层转台功能是靠的是支架,这样不但不好定位而且使整个机构处于不稳定状态;二是实验时,三层转台的运动中心必须是在飞行器的运动中心上的,而此机构较难以保证。第二层转台的运动中心较难控制,难以保证三轴同心。所以此运动机构在设计上是不合理的,不能在实践中得到运用。 方案二中,采用蜗轮蜗杆机构。这是利用了蜗轮蜗杆的运动中心较容易控制,设计过程中当中,应使飞行器的工作转台位于蜗轮蜗 杆的运动中心,这样就可以确保同心的要求。在第一层转台当中,采用啮合作用,使整个上层转台转动,其运动中心同样也是在飞行器的运动中心之上的。在此机构当中还采用了软轴机构,充分利用了软轴的旋转特性。利用软轴来模拟飞行器的横滚,软轴直接连接于工作台之上的,同时也可以直接的与步进电机连接,使整个机构较为紧凑。驱动软轴的电机与驱动蜗轮蜗杆的电机列于运动中心两侧,这样有利于整个工作转台的平衡,减少转动惯量,提高精度,同时也便于三轴的同心。此方案总结来说比较合理,在实现三个自由度的同时,也确保了其运动中心在同一轴线上。能较 好的确保运动精度和准确度。 方案三第一层转台采用齿轮啮合,保证工作台的运动中心在齿轮的运动中心,再利用两根软轴来实现飞行器的俯仰和横滚运动,与两根软轴连接的步进电机分布于轴的两端,便于平衡,降低转动惯量,其精确度较高。 总述三种方案,方案三较为方便、紧凑。设计过程中也较为简单在本书中就不予于设计与介绍。在本书中主要介绍方案二。对方案二的零件进行设计与计算。 四、目标、主要特色及工作进度 目标 : 1) 设计的模拟转台具有三个自由度,有效载荷重量为 300 500 克,有效载荷空间为 150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)以及飞行扰动,实时模拟微型飞行器在空中的姿态。 2) 绘制的结构图包括展开图和剖截图。 3) 翻译的外文资料应在五千字符以上。 4) 所拟设计中涉及标准一律执行国标(新)和 特色: 较高的精度,便于控制,结构紧凑,安装方便。 工作进度 : 1) 收集资料、 撰写开题报告 第 1 周 周 2) 转台机械系统方案的选择及评价 第 2 周 周 3) 转台装配图及零件图的设计 第 5 周 0 周 4) 相关外文翻译 第 10 周 1 周 5) 撰写毕业论文 第 11 周 2 周 五、参考文献 ( 1) 许洪基,雷光主编 现代机械传动手册 第 2 版 北京: 机械工业出版社 2002 ( 2)邓星钟 主编 机电传动控制(第三版) 武汉:华中科技大学出版社 2001年 ( 3)濮良贵,纪名刚 主编 机械设计 第 7 版 北京:高等教育出版社 2001 ( 4)孙桓,陈作模 主编 机械原理 第 5 版 北京:高等教育出版社 ( 5)王世刚 主编 机械设计实践 哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社 2001 ( 6)王启义 主编 机械制造装备设计 北京:冶金工业出版社 2002 ( 7)李振清 主编 机械设计简明手
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