本科毕业设计_三自由度微型飞行器模拟转台的设计.rar_含图纸整套资料

三轴摇摆台是半实物飞行仿真实验系统中的个机动态控制性能以及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。

般自由度，微型，飞行器，模拟，摹拟，转台，设计，毕业设计，全套，图纸前言模拟转台的简介微型飞行器或，简称的概念最初是美国科学家布鲁诺••奥根斯坦在年美国国防高级研究计划局简称主持的次未来军事会议上提出的。

现代的微型飞行器具有尺寸小重量轻隐身性能好自主飞行，实时传输图象等突出优点，因而在军事消防交通等领域有独特的应用。

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，是个国家的工业基础。

从年代开始，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，形成了个崭新的现代机械工业。

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能以及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。

三轴摇摆台是半实物飞行仿真实验系统中的个关键设备。

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。

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。

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。

研究内容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。

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。

绘制结构图，包括展开图和剖截图，并进行相关设计的计算。

综合计算结果及图，进行合理性检验。

确定方案并进性设计记录的修改整理。

绘制总装配图。

确定驱动方式，并确定驱动动力来源。

撰写技术论文及设计说明书。

翻译外文资料。

转台机械系统方案的选择及评价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克，有效载荷空间为，能够模拟微型飞行器飞行时的偏转俯仰滚转，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。

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，模拟转台具有三个自由度。

要实现三个自由度大致把它分为三个转台上中下实现，控制飞行器的偏转俯仰滚转。

由于转动精度要较高，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。

所以要求转动的三轴必须共点，同时要求中层转台和上层转台有较高的同轴度等高度。

对要求转动的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。

方案的选择及评价执行部分由于在风洞实验中，模拟转台要载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平台即可，工作平台要能提供三个自由度的需要。

有效载荷空间为设计要求。

模拟转台设计要平稳，水平度要好。

原动部分电动机种类的选择的原则是在满足生产机械对稳定和动态特性要求的前提下，优先选用结构简单运行可靠维护方便价格便宜的电动机。

电动机种类选择时应考虑的主要内容电动机的机械特性。

它应与所拖动生产机械的机械特性相匹配。

电动机的调速性能。

它包括调速范围调速的平滑性调速系统的经济性等几个方面，它们都应满足生产机械的要求。

电动机的启动性能。

不同的生产机械对电动机启动性能有不同的要求，电动机的启动性能主要是转矩的大小，同时还应注意电网容量对电动机启动电流的限量。

电动机的电源种类。

采用交流电源比较方便，而直流电源般需要有整流设备将交流电转换为直流电，所以交流电动机在这方面比直流电动机要优越。

电动机的经济性。

是电动机及相关设备如启动设备调速设备等的经济性，也就是要考虑电动机及其拖动系统的经济性，应该满足生产机械对电动机各个方面运行性要求的前提下，优选价格便宜运行可靠维护方便的电动机拖动系统二是电动机拖动系统运行的经济性，主要是效率高，节省电能。

目前，各种形式的电动机在我国应用非常广泛。

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副值控制相位控制副值相位控制。

它的输出功率般在，其电源频率有等几种。

质量直流伺服电机用在功率较大的场合，它的输出功率为。

步进电动机是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。

当步进电机的控制系统每输出个并经功率驱动线路放大的电脉冲信号加于步进电机绕组时，该电动机就转过相应角度。

脉冲个个地输入，电动机便步步地转动。

由于这种电动机受控于电脉冲信号，通常又称为脉冲电动机。

电动机具有以下几个特点行转速与控制脉冲的频率成正比，有严格的对应关系，且在负载能力范围不受电压波动电流波形及环境温度变化的影响，位移量取决于输入脉冲数，步距误差不会长期累积，在不失步的情况下，每转周积累误差等于零。

具有灵活的控制性能，在脉冲数字信号控制下，能方便的实现启动减速停止反转定位等运行方式。

步进电动机的位移量与输入的脉冲数严格成比例，这就不会引起误差的积累，其转速与脉冲频率和步距角有关。

控制输入脉冲数量频率及电动机各先相绕组的接通次序，可以得到各种需要的运动特性。

尤其是当步进电动机与数字系统配套时，它将体现出更大的优越性，因而，广泛应用于数字控制系统中，如数控机床自动化仪表通信设备计算机外围设备及自动化生产线中，在定量定长定位对中纠偏测距等控制方面得到了很广泛的应用。

步进电动机的种类很多，主要有反应式永磁式永磁感应子式机械谐波式电感谐波式以及混合式等。

由于反应式步进电动机结构简单步距角小工作可靠运行频率高，应用最为广泛。

反应式步进电动机的定转子磁路均由软磁材料制成。

定子上有多相励磁绕组，按定顺序通电后产生转矩。

反应式步进电动机按其结构分为轴向分相圆周分相和混合分相三种类型，按其磁路结构可分为轴向气隙和径向气隙两种类型。

反应式步进电动机可以按特定的指令进行角度控制，也可以进行速度控制。

角度控制时，每输入个脉冲，定子绕组换接次，输出轴就转过个角度，其步数与脉冲数致，输出轴转动的角位移与脉冲数成正比。

速度控制时，各相绕组不断轮流通电，步进电动机就连续转动。

反应式步进电动机转速只取决于脉冲频率转子齿数和拍数。

而与电压负载温度等因素无关。

当步进电动机的通电方式选定后，其转速只与输入脉冲频率成正比，改变脉冲频率就可以改变转速，故可进行无级调速，调速范围很宽。

同时步进电动机具有自锁能力，当控制电脉冲停止输入，而让最后个脉冲控制的绕组继续通入直流时，则电动机可以保持在固定的位置上，这样，步进电动机可以实现停车时转子的定位。

综上所述，步进电动机的步数或转速既不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件变化的影响，只与控制脉冲同步，同时，它又能按照控制的要求进行启动停止反转或改变速度，这就是步进电动机被广泛地应用于各种数字控制系统中的原因。

对比两种电机可见，在控制方面，步进电机比控制电机控制简单方便，更易于数字化。

在精度方面，步进电机的传动精度高于控制电机，性能比控制电机更优越。

所以，在微型飞行器模拟转台的设计中，采用步进电机。

传动部分由控制台的性能分析可知，系统需要三个自由度能实现回转运动的机构有啮合传动机构摩擦传动机构连杆机构。

啮合转动机构，包括齿轮传动蜗杆传动链传动等。

齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并且有功率范围大，传动效率高，传动比准确稳定，使用寿命长，工作安全可靠，结构紧凑等特点。

蜗杆传动是用来传递空间交错两轴之间的运动和动力，它传动平稳，振动冲击和噪音很小，能以单级传动获得较大的传动比，结构紧凑，蜗轮蜗杆啮合轮齿间相对滑动速度大，摩擦损耗较大，传动效率较低，易出现发热和温升过高的现象，磨损较严重，有些蜗杆传动具有自锁性。

链传动由链条和主从动链轮所组成。

链轮上制有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。

链传动是属于带有中间挠性件的啮合传动，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保证准确的传动比，传动效率较高结构较为紧凑，安装要求较底，成本低廉。

链传动的主要的缺点是在两根平行轴只能用于同向回转的传动运转时不能保持恒定的瞬时传动比磨损后易发生跳齿工作时有噪音不宜在载荷变化很大和急速反向