（终稿）探针测量校准系统机械结构设计（全套完整有CAD）

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传动效率高，般可达，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织机床烟草通讯电缆轻工化工冶金仪表仪器食品矿山石油汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。同步带的特点传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比传动平稳，具有缓冲减振能力，噪声低传动效率高，可达.，节能效果明显维护保养方便，不需润滑，维护费用低速比范围大，般可达，线速度可达，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦可用于长距离传动，中心距可达以上。同步带传动的主要失效形式在同步带传动中常见的失效形式有如下几种同步带的承载绳断裂破坏同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断见图.。图.同步带承载绳断裂损坏同步带的爬齿和跳齿根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下些措施控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。带齿的剪切破坏带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并过伺服电机实现如图.图.使探针绕转动的机构电机转动通过直角管带动图.中整体绕电机中心轴线及轴转动，实现探针的俯仰角变化。夹具部分设计此机构中七孔探针由根芯轴弹簧夹头夹头螺母固定并使其转动如图.图.芯轴于弹簧夹头七孔探针尾部放置于弹簧夹头中并通过夹头螺母旋紧进行紧固如图.图.夹头螺母紧固弹簧夹头的作用弹簧夹头夹紧位置前后不固定可根据需要自行调节，于是便可达到使七孔探针尖部处于轴线上的目的。这样当电机运动时探针将以探针尖部为原点并绕轴旋转。底座设计由于安装组件时并不能达到使探针与风洞中风向完全贴合的位置，所以需要使探针机构整体可以做绕底板中心线旋转如图.图.底板结构俯视图通过旋转两跟螺栓推动底板在底座上旋转带动整个机构进行微调，调节后用螺钉紧固。.材料选择由于标定结构的动力特性十分重要，这是材料选择的出发点。材料选择的基本要求是强度高。直角管是直接受力的构件，高强度材料不仅能满足直角管的强度条件，而且可望减少管径尺寸，减轻重量。弹性模量大。从材料力学公式可知，构件刚度或变形量与材料的弹性模量有关，弹性模量越大，变形量越小，刚度越大，不同材料的弹性模量差异比较大，而同种材料的改性对弹性模量没有多大差别。比如，普通结构刚的弹性极限为，高合金钢的强度极限为，但是二者的弹性模量却没有多大变化，均为。因此，要寻找其它提高构件刚度的途径。重量轻。在标定构件中产生的变形很大程度上是风洞中风力大小方向不引起的，与构件的质量有关。也就是说，为了提高构件刚度选用弹性模量大而密度也大的材料是不合理的。因此，提出了选用高弹性模量低密度材料的要求，可用指标来衡量。的杆式目标体实现沿轴向和周向的两自由度运动技术指标轴向角位移量程精度士.轴向角位移量程精度士.轴角速度轴角速度定位机构重量.总体方案拟定方案如图.图.方案原理图说明该装置有两个转动自由度，整个装置绕主电机轴线的回转运动和探针绕自身轴线的回转运动。主电机通过减速器连接到装置整体，使整个装置做回转运动，副电机通过蜗杆传动后带动同步带轮转动，经带传动变速后带动探针的夹紧装置转动，使探针做绕自身轴线的回转运动。方案如图.图.方案原理图说明该装置有两个转动自由度，整个装置绕主电机轴线的回转运动和探针绕自身轴线的回转运动。主电机通过减速器再连接到装置整体，是整个装置做回转运动，实现探针的俯仰运动。副电机通过直齿锥齿轮第次换向后，带动第二幅直齿锥齿轮和第三幅直齿锥齿轮两次换向后带动探针的夹紧装置转动，从而使探针绕自身轴线做回转运动。副电机作为配重计算，这样不但实现了探针的回转的运动，而且平衡了装置运动时的偏置。方案如图.图.方案原理图说明该装置有两个转动自由度，整个装置绕主电机轴线的回转运动和探针绕自身轴线的回转运动。主电机通过减速器再连接到装置整体，是整个装置做回转运动，实现探针的俯仰运动。副电机通过直齿锥齿轮换向后带动同步带轮转动，经过同步带轮的变速后再带动探针的夹紧装置转动，从而使探针绕自身轴线做回转运动。副电机作为配重计算，这样不但实现了探针的回转的运动，而且平衡了装置运动时的偏置，锥齿轮传动可以得到很大的传动比，而且传动平稳噪音很小。方案比较第种方案，机构较为复杂，成本较高，蜗杆传动单级速比较大，停机后有自锁功能，但加工难度大，传动效率低。第二种方案，传动方案较为复杂，多次换向后比较繁琐，但是传动效率较第种方案有所提高，传动速度可调范围较大，结构不容易定位夹紧。第三种方案，传动方案复杂，但是传动比可调范围扩大，传动速度范围大，传动平稳，噪音小，效率高。，对七孔探针在可压缩中的校准理论研究阶段采用数值计算的手段是非常合理和必要的，通过研究七孔探针的绕流以及受力分析能够为实验方案的设计与优化提供非常有利的帮助。我国学者对七孔探针已有定量的研究，在研究实验过程中也发现了七孔探针测量流场时的局限性，受加工工艺水平，测量方法和测量设备的影响。在解决七孔探针问题的过程中，我们意识到七孔探针作为种流场测量工具，不仅要求其测量结果合理精确，同样重要的是使用要方便实用，鉴于七孔探针校准及测量方法都很繁琐，所以急需用计算机语言编写出套完整的校准及测量程序，使其拥有友好实用的界面，方便使用者进行七孔探针测量流场。七孔探针校准及测量程序要求与硬件设计结合，自动完成数据采集处理过程，校准和测量算法内嵌其中，并且可以扩展变化。这样，七孔探针就有了继续深入研究和技术发展的平台，七孔探针的使用也会得以简化，使七孔探针应用有更广阔的前景。.探针标定技术的发展状况近年来，定位系统的研究不断深入，出现了各种定位的先进思想和技术。如船舶动力定位系统，大型加工工件的定位系统，伺服控制定位系统，工作台定位系统，曲线定位系统等。动力定位系统于上世纪年代后期由美国海军研制成功，起初主要应用于潜水艇支持船军用海底电缆铺设等作业。从上世纪年代初开始，随着北海油田墨西哥湾油田的大规模开发，动力定位系统被广泛应用于油田守护平台避碰水下工程施工海底管线检修水下机器人跟踪等作业。尤其是年代以来，随着海上勘探开发逐步向深水和超深水以上发展，几乎所有的深水钻井船油田守护船都装备了动力定位系统。据初步估计，目前全世界装备动力定位系统的各类船只已超过力艘。在年，我国唯的艘专门从事国际海底区域资源勘查研究开发的远洋科学考察船“大洋号”，进行了高起点的增改装工程，大大提高了全船的技术水平，成为达到国际先进水平的现代化综合性科学考察船。增改装工程中最重要的内容之便是增设动力定位系统，以满足科学调查作业的需要。按实验段气流速度大小来区分，可以分为低速高速和高超声速风洞。流场测量中,经常遇到复杂的三维大角度流动情况,如燃气轮机涡轮叶片尾缘,飞机翼型附近的复杂流场。通常用种测量工具来测量流场中的速度分布三孔压力探针,五孔压力探针和热线探头。但是由于探针只能在俯仰角和侧滑角不超过􀀁􀀁时才能准确测量,而热线探头则容易被空气中的尘土颗粒碰断,并且测量的是空间平面的平均速度分布,并非是空间点速度分布。所以为了测量大角度的复杂三维流场采用七孔压力探针简称七孔针。尽管采用七孔针测量流场需要大量时间并且校验方法也极其复杂,但是可以对大角度流场进行准确的测量。图测压孔位置分布图探针真实尺寸七孔压力探针既是种高性能的流场测量仪器，又是种有效而又精确的测量方法。通过测量七个孔的压力值，利用已校准的数据库和局部最小二乘法插值，就能够精确地确定速度的大小和方向总压和静压马赫数雷诺数以及诸如密度和粘性等流场性质。与激光多普勒测速仪粒子成象测速仪以及热线风速仪相比，七孔探针有它自身的优越性价格便宜，设备简单，测量方法简单，对环境要求低，精度很高等。目前许多飞机已广泛采用前缘边条，前掠翼和鸭式布局的飞机也已研制出来。这些气动布局证明，利用强旋涡控制可提高飞机的机动性。像协和号超音速客机的机翼，实际上与涡升力的复杂流动有关。形弯曲进气道的强漩流也是引起发动机喘震的重要原因之。如果机翼上主次涡的干扰处置不当，会引起气流分离和升力损失。虽然流动显示技术对漩涡干扰可以做到直观而又深刻的了解，但不能进行定量测量。七孔探针的出现，其目的在于能够高精度地测量流动角高达度的流动，能用于风洞实验模型周探针,测量,丈量,校准,系统,机械,结构设计,毕业设计,全套,图纸,下载中文摘要七孔探针是种能够同时获得流场中流动速度的大小方向总压和静压的气动测量装置，它主要依靠其头部七个孔道中气流压力的相对大小判断气流速度的大小与方向，被广泛应用于低速风洞实验各种大角度的流动测量。七孔探针测量流动角度范围大并且设备简单对环境要求低价格低廉用于流场的测量有着广阔的前景。本文研究的是种七孔探针三维自动测速系统的机械结构设计,该机械结构具有两个转动自由度和较高的传动精度。能够使探针实现相互垂直的回转运动。该系统由七孔探针，异步电动机，行星齿轮减速器，直锥齿轮，同步带传动系统组成。其特点是大广角,角的范围从到高灵敏度系统的测速范围从到系统的旋转角度从到。整个测量过程全部由计算机自动控制,自动进行数据处理。关键词七孔探针风洞