设备。水下导弹，水翼，水柱和些类型的水工建筑物均为实例。顾名思义，这种水洞的唯特征是其自由面工作断有改变水面以上空气压力的设施。加州理工学院自由面水洞就是个实例。国内在水洞实验这方面的研究虽然不如国外先进，但是也建立了批水洞设施，比较著名的是中国船舶重工集团公司第七二所的水洞实验室。还有很多位于大学内的水洞实验室，比如年西安工业大学由黄景泉教授带头建造的用于科研和教学的水洞实验室，再比如上海交通大学的重力式空泡水洞徐汇校区的国内最早的封闭循环式水洞以及哈尔滨工程大学的重力式低噪声水洞，其基本设计方法都借鉴了国外的水洞设计经验。由于本文研究的对象为重力式水洞，关于这方面的文献，柴恭纯，刘春阳介绍了座可调速，可调压的非循环重力式水洞。此类水洞不需要驱动水流的动力设备，且无设备的噪声干扰，不仅投资经济，建造周期短，而且易于提高实验质量，有助于深化研究工作。然而，世界上投入使用的大型重力式水洞为数甚少，其原因除地点选择及布置比较困难外，运行技术上还存在着水洞实验段水速和静压不能调节的困难，严重地限制了它的应用。关于水洞部件的研究，收缩段是水洞的重要部件，它的主要作用是提高实验段的流动品质，即改善流场的均匀性，稳定性及降低湍流度。在实际水洞中，既有轴对称的圆截面收缩段，又有矩形截面的收缩段。在三元收缩段中，流动在横向发生变化，壁面的顺压梯度随着横向位置不同而改变，收缩段的出口流动均匀性的情况也与轴对称收缩段不同。随着计算流体力学的发展，收缩段的研究转变为根据真实条件对收缩段进行优化设计，这方面也已经有了不少研究。关于水洞设计中的收缩曲线，由于水洞跟低速风洞设计上的近似，本文在水洞设计上借鉴了低速风洞的些经验。国内风洞设计中多推荐采用曲线，即维氏曲线近年来美国风洞设计常采用五次方程文献推荐使用双三次曲线，林超强苏耀西洪流等对采用以上曲线的矩形风洞设计进行了研究给出了流动的三元性质对壁面逆压梯度和出口速度均匀性影响的数值结果。随着现代科学技术如制造技术机器人技术生物科学技术等的发展，对各种机械设备性能的要求越来越高，例如医疗器械的发展对微型高精度设备的要求，制造业设备的高速度，高精度，高强度需求，等等。航空航天事业这种需求更为严格，混联机构在这种需求下就产生和演化了。目前国内外的机构选型主要呈现以下两种趋势种是传统的串联机构，这里介绍下，串联式机构组合是指若干个单自由度的基本机构顺序联接，每个前置机构的输出运动是后置机构的输人，若联接点设在前置机构中作简单运动的构件上，即形成所谓的串联式组合。其主要优点是工作空间大，灵活性与可操作性较好,技术积累较成熟,但刚度差定位精度低是应用于装置的致命不足。是特征造型软件的新秀，向广大机械设计人员提供用户界面更好运行环境更大众化的实体造型实用功能，它将零件三维造型与装配设计二维出图融为体，可使工业界迅速普及三维产品设计技术。软件功能强大，组件繁多。功能强大易学易用和技术创新是的三大特点，使得成为领先的主流的三维解决方案。能够提供不同的设计方案减少设计过程中的以及提高产品质量。不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便易学易用。本课题研究内容本文首先利用三维造型软件对两自由度运动机构装置进行三维造型，其次运用虚拟样机技术对其进行几何学建模，并对其进行初步的运动学和动力学分析。在具体操作时，采用了软件作为辅助分析工具。软件是目前在机构运动学动力学以及样机参数化分析等方面功能比较强大的软件之，并联机构运动的复杂性可以利用提供的这些功能进行分析，并可以方便快捷地得到可视化的结果和分析过程中的各种参数及线图，为后继的研究分析工作提供比较直观的可参考依据。本文具体研究工作主要包括以下几个方面第章论述了课题的工程背景和课题的研究意义，提出了本文的主要研究内容。第二章介绍两少自由度运动机构的基础理论研究第三章简要介绍了设计的两自由度运动机构的机械原理，校核几处连接处的强度和载荷第四章简述了三维造型软件和设计的两自由度运动机构的三维造型过程第五章是简要介绍选择的电机及其性能最后是结论部分，对全文进行总结，并对进步研究进行些展望。第二章两少自由度运动机构的基础理论研究两少自由度运动机构的基础理论个不受任何约束的自由体在空间有个自由度，即个方向移动的自由度和个方向的转动的自由度。如果构件受到不同程度的约束，自由度将不同程度地减少，这类机构的自由度在之间。在机器人的运动机构中，少自由度运动机构占着很大的比重。少自由度运动机构的特点是工作空间大驱动件少，构件少控制方便简单制造容易，价格低廉正向求解容易。也真是因为以上特点，少自由度运动机构在实际领域中有着广泛的应用前景。而在机器人运动机构中，两自由度运动机构可以根据需要可以采用不同结构。比如两自由度解耦球面机构两自由度闭链机构和平面两自由度机构等等。香港科技大学研制的并联机器人样机采用的就是平面自由度驱动冗余机构。通过增加个串联分支同时增加个驱动，构建了平面自由度驱动冗余并联机器人，这种驱动冗余并联机器人的特点在于能克服瞬时自运动奇异而改善机构的灵巧性，同时减小了原非驱动冗余机构的理论可达工作空间。由于由于驱动冗余可以改善机器人力传递的致性，既减少了工作空间内的奇异，同时增加了机器人的承载能力和刚度，击草绘后选择基准面，然后单击圆形按钮，同样不需要具体确定尺寸，只需确定其形状即可，实际大小是在参数化的尺寸标注中确定的。单击工具栏智能尺寸按钮，标注尺寸，在修改对话框，在对话框中输入实际尺寸大小，单击按钮或者按回车键即可。标注结束后，图形如图所示。零件草图单击特征工具栏的拉伸凸台基体按钮后，在属性管理器中的从的开始条件选择草图基准面选项，深度栏输入后，单击按钮，即可出现图所示图形。零件三维造型图选中刚拉伸的凸台，重复前面的拉伸切除动作，即可出现如图所示的图形零件三维造型图单击草图后点击零件，单击绘制圆按钮，在半径长度中输入，单击按钮，共绘制个圆，单击按钮单击工具栏智能尺寸按钮，修改数值。单击按钮即可出现图所示图形。零件草图单击特征工具栏的拉伸切除按钮后，在属性管理器中的从的开始条件选择草图基准面选项，深度栏输入后，单击按钮，即可出现图所示图形。零件三维造型图在与上面相同的位置画圆，过程与前面两个步骤相同最后得到的图形如所示图零件三维造型图根据上面的过程，依次可以把电机，齿轮，空心轴和俯仰零件等所有三维零件造型画出来。用各零部件进行装配打开界面后，单击文件新建命令或者单击按钮，出现新建文件对话框，选择装配体命令后单击确定按钮，出现个新建文件的界面，首先单击保存按钮，将这个文件保存为弯刀机构装配。单击配合按钮后，依次选中空心柱，俯仰零件，轴套，齿轮，电机等零件，在配合特征里重合，即完成配合。按照装配的要求逐步完成配合，即可完俯仰机构的装配。如图所示图所示为三维装配图第五章电机的选择电机的简述电机英文，俗称马达是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的种电磁装置。在电路中用字母旧标准用表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。最常用的电动是步进电机和直流刷式伺服电机。选择步进电机是因为它们可以在没有开环反馈传感器的系统中运行。步进电机是可靠性和成本效益高，常用于不需要急加速，高速转动和伺服电动机的位置准确性的机构。刷式直流伺服电机可以达到更高的速度，并提供比步进电机平滑的低速操作与更精细的位置分辨率，但它们都需要个或多个反馈传感器的封闭回路，这样了增加系统的成本和复杂性。电机的选择根据所处的课题背景和性能的分析，选择型号为的电机和电机型号为的电机属于系列无刷伺服电机，无刷伺服电机以广泛的标准产品提供前所未有的选择范围和灵活性，允许工程师针对电机具体特性选择最优化的最好的伺服电机。高性能伺服电机能够提供广泛的安装连接转速反馈和其它选项。电机有种法兰铁芯堆叠组合，拥有高扭矩密度比和高加速度，可输出极其平滑的性能。电机拥有适合全球电压标准的各种绕组设计，与和高性能伺服驱动器配套使用，可提供最优化的性能。电机有连续转矩输出，可适合各种应用需求。转速可达，可满足高速应用要求。精选的旋转变压器整流编码器或智能反馈装置，可以满足广泛的驱动和系统要求。紧凑高转矩体积比，可在狭小空间中获得最大的转矩。相同的转矩值具有多种法兰尺寸，可以优化安装和惯量匹配能力。电机转配图电机采用空心杯专利技术制作，转动惯量小启动电压低空载电流小，最高转速达。由于摒弃了机械结构的换向系统，因此运行平稳噪音极低。名义电压从，功率最大，直径范围，长，最大输出转矩，配减速箱后，最大输出转矩高达。可与各种增量式绝对式编码器调速驱动器等器件集成为体，犹如有刷电机般简单易用，可选配线性霍尔传感器，配合专用驱动器实现高精度调速与定位控制时，无需编码器。电机零件图本章小结通过计算和分析，在设计电机的过程，选择了两个角接触球轴承在上部，通过查找资料和阅读文献，这种设计是有不足之处的，而更为科学的设计是两个角接触球分上下布置，这样电机的机构更加合理和力学性能更优。总结本文阐述了水洞的研究背景和发展趋势及其两少自由度运动机构的基础理论和发展趋势。，设计串联部分的两自由度运动机构，以三维造型软件为绘图工具，设计出符合两自由度运动机构。并且介绍了三维造型软件和三维造型过程，校核了两自由度运动机构中连接处的强度和齿轮的校核。是套智能型的高级组合软件，它集设计加工分析功能于身，能方便地进行三维实体设计加工制造以及动力学及热力学的各项分析。通过这段时间的学习，我不仅对该软件的使用变得更加得心应手，而且对三维造型过程有了更深步的理解。本文的研究从总体来说，在三维造型的基础上和力学分析的结论中，本次设计的两自由度运动机构是满足要求的。在另外，从大量的关于少自由度的研究文献也可以看出，虽然关于少自由度机构各方面的研究工作取得了很大的进展，但是，还有大量的工作需要进步研究和开展，展望未来，还有这样些难点有待我们继续钻研。在这次设计中给我感受最深的就是我们应该加强同学与老师之间的相互合作与配合，老师在其中起着很大作用，他时刻地洞察着你的进展情况，关键时候给你指明了方向，让你向着他理想的目标前进。同时，我们作