（优秀毕业全套设计）飞行模拟转台设计（整套下载）

寄存器列阵包含个位寄存器和。

其中用来暂存来自单片机的数据，这些数据可能是初始化数据，或者是控制数据而是两个虚拟的寄存器，物理上不存在。

当向写操作时，实际是将中存放的位数据送入初始化寄存器。

当向写操作时，是将中存放的位数据送入控制寄存器。

芯片可以与多种不同种类单片机接口，这次我们选用的是公司的单片机。

的地址与数据总线，因此，芯片的引脚接高电平或者悬空不接。

通过的口与的口相连，提供位数据和低位地址，芯片中的地址锁存器可以锁存来自的低位地址，从而将口输入的地址与数据分开。

的地址锁存器由的信号控制。

同时，连接的控制信号还有读写信号和。

的片选信号用译码器的控制信号控制。

的个寄存器的地址为，寄存器的地址虚拟寄存器，的地址，。

的引脚接的.，使单片机能够在异常情况下封锁的输出。

引脚接的.，测量调制波的频率，用于显示。

的引脚接只发光二极管，当的输出被封锁时，发光二极管灯亮报警。

的个输出引脚分别通过各自的驱动电路，来驱动逆变桥的只开关管。

.位移和转速检测部分的设计位移检测传感器和转速检测传感器的选用由于转台控制量的要求精度较高，必须采用闭环控制系统，又由设计要求可知所设计的液压飞行模拟实验转台统必须具备位置检测功能。

所以必须通过高精度的位移传感器对位移量进行检测和绝对式编码器对转速进行检测，将检测结果转换成数字量，反馈给单片机，通过单片机对这些数据进行处理，处理的结果作为控制量对电动机进行控制，从而实现对各个液压缸升降速度的精确和工作台转速的控制，也就是对位移量的精确控制。

在此我们选用光栅位移检测传感器。

原因有如下几点输出数字信号。

光栅传感器输出的是数字信号，这使得它易于与数字电路，特别是单片机接口。

这样就省去了模数之间的转换，简化了电路。

高精度。

由于在些使用场合下对转台的工作精度要求较高，所以应选用具有较高精度的位移检测传感器。

而光栅尺完全符合这种需求，由于精密的光刻技术和电子细分技术，以及莫尔条纹所具有的对局部误差的消除作用，光栅传感器可以得到很高的测量精度。

目前，用于长度测量的光栅，其测量误差可控制在以内，精度为.，分辨率可做到.，允许计数速度为。

具备大量程。

这次我们设计的同步顶升系统，其每个液压缸的最大行程为，所以需要传感器具有较大的量程。

但是般的大量程的传感器其分辨率都不高，但光栅尺却可以很好的克服这个缺点。

性价比高。

在测量精度方面，光栅传感器和绝对式编码器仅次于激光测量，而成本却低的多。

但是由于光栅传感器的光栅片般是用玻璃制作的，而且移动光栅片与固定光栅片之间的间隙很小，因此对环境条件如湿度温度振动冲击等较为敏感。

环境的变化会影响光栅传感器的性能和可靠性。

所以设计液压缸的结构时我们将光栅尺密封在活塞内腔中，但不与活塞起上下运动，活塞升降时应尽量避免油液渗透进内腔污染光栅尺和电子原件。

千斤顶的底座可通过螺钉与固定支架相连，可提高千斤顶的稳定性，减少振动，亦可保护光栅传感器。

光栅位移和转速传感器与单片机的接口设计单片机与光栅传感器的接口电路如图所示。

它有个部分组成，包括光栅信号检测电路辨向电路位置计数电路。

光栅信号检测电路由光敏三极管和两个比较器组成。

来自光栅的莫尔条纹照到光敏三极管和上，它们所输出的电信号加到两个比较器的镇输入端上，而在这个比较器的负输入端分别由个.的电阻和个.的可调电阻形成定的参考电压，该参考电压应使光栅输出的的高低电平宽度样即整形。

从输出的整形后的电压信号送到辨向电路中去，辨向电路是由与门异或门和位寄存器组成。

的数据输入端接收，接收，接收脉冲由单片机的和端提供。

因此，当的接收脉冲端有脉冲下降沿产生时，则的电平分别由和端输入到去。

当莫尔条纹上移时，电偏平变化序列为但当莫尔条纹下移时，电平变化序列为。

在考虑的现新行状态和上次状态时，则有逻辑信号如表所列。

从表中可以看出，但把上次与本次的状态组合成个数码时，对于莫尔条纹上移的情况，两端的位总是不等，中间两位总是相等，对于莫尔条纹下移的情况，两端的位总是相等，中间两位总是不等。

利用这种明显相反的特点，通过逻辑电平辨别光栅移动方向。

因此，在位寄存器中，把输出接到输入端，把输出接到输入端，其意义也就是寄存原来的电平，用寄存现在的电平。

这样在中就形成了表中所列的代码。

从单片机送来的脉冲信号是接收数据的时钟信号，这个时钟信号的频率较高，但这个信号从的段输入时，就产生了这种情况只有当现行的电平变化时，才会产生表所列的编码如果电平不变，在中的的数码和中的数码会完全样。

例如而且不变，则接收数据信号从输入时，接收的结果为，当时，在接收后为。

这些情况有利于判别电平变化。

很明显，有如下结论当不变时，的和相同。

所以，只有当不等时，也不等当相等时，也相同。

当变化时，的寄存上次的数据，寄存当前的数据，即电平。

表中有，相同，不同时，莫尔条纹下移不同，相同时，莫尔条纹上移。

为了实现上面点结论，在图中采用了组成的逻辑电路。

当不变时，不应产生任何计数信号。

这时，由于不变，则有不等，也不等或者相同，也相同。

当不等时，就输出，同时也不等，也输出，这样，就会输出。

所以也就输出，它们都不会产生计数信号。

当相同，也相同时，输出，输出，故也输出，使必定输出，也不会产生计数信号。

在变化的情况下，当莫尔条纹上移时，则必有相同，不同。

这时，输出，输出，使输出。

因此，输出，输出.输出的上升沿使位加减同步计数器进行加法计数。

当莫尔条纹下移时，必有不同，相同。

这时输出，输出，使输出。

因此，输出，输出。

输出的上升沿使位加减同步计数器进行减法计数。

位置计数电路由片串联组成，形成位计数器。

是位加减计数器，加法计数时，计数信号由端输入，进位信号从端输出减法计数时，计数信号由端输入，借位信号从端输出。

可以预置数据，预置数据从输入，接收预置数据的脉冲信号从端输入。

当时，接收输入的数据。

是清端，时清。

在预置和计数时，要求。

在图中，个的端连在起，通过电阻接，并经电容接地。

所以，爱接通电源的瞬间有使接收输入的数据，即清。

然后，的内容由和端的计数脉冲信号确定。

单片机通过口接收输出的位数据，从而得到光栅的现行位置。

．机械结构与液压传动系统设计该液压飞行模拟实验转台由升降系统传动系统和控制系统三部分组成，可以通过升降系统来实现上工作平台的倾斜角度通过传动系统来实现上工作平台的旋转，从而达到模拟飞机或导弹在空中飞行时的各种姿态，而控制系统则用来控制升降系统中各个液压缸上升的高度和传动系统中的电动机的转速从而达到工作平台要求的工作角度和旋转速度。

升降系统有液压式气电式气压式汽液两用式等，考虑到成本实用性使用舒适度等因素，我们最终选用了技术比较成熟的液压系统。

传动系统有齿轮传动蜗轮蜗杆传动螺纹传动带轮传动，考虑到有冲击则采用带轮传动，同时采用离合器从而减少对电动机的惯性冲击。

控制系统可以是微机单片机可编程控制器等，考虑到本次设计的飞行模拟实验转台仅有个液压缸和个电动机，控制器需要进行的运算量不大，而且本系统提供的功能并不复杂，单片机足以。

所以从节省成本的角度出发选择了单片机控制系统。

该液压飞行模拟实验转台机械结构如图所示。

.升降系统结构分析升降系统有液压式气电式汽液两用式等，考虑到成本实用性使用舒适度等因素，我们最终选用了技术比较成熟的液压系统。

该升降系统由三个液压缸组成。

我们所设计的液压飞行模拟转台的主要参数是总高约，最大行程为，最大载荷为。

因液压飞行模拟转台载荷较大，位置精度要求较高，故上升速度不宜过大，最大上升速度应控制在以内。

液压缸结构由于液压缸的外形尺寸较大，需承受的较大的冲击载荷，所以初步拟定采用了法兰型液压缸的结构原型，并在此基础上针对液压缸的使用特性进行调整其总体结构如图所示。

为了实现工作平台的倾斜角度，液压缸的工作台与活塞杆应采用转动连接副相连。

当液压缸工作时，液压缸的工作台自由转动，所以设计时将活塞杆顶部插入球头，与工作台形成转动副。

如图所示。

球头与活塞杆采用紧固螺钉固定。

由于光栅尺尺寸较长，只能将活塞和活塞杆做成中空状来放置光栅传感器。

这样活塞与活塞杆之间不宜采用螺母紧固，方便起见，我们将活塞和活塞杆合为体，材料同为号钢。

工作时发光元件与光敏元件随活塞作同步运动，光栅尺下端固定在底盖上不动，光源与光栅尺的相对位移量通过读数头转化为数字信号传递给单片机。

图液压缸总体结构图图液压缸的工作台与活塞之间的连接由于液压缸的行程较长，达，当工作台旋转个角度去承载重物时容易产生较大的弯曲力矩使活塞杆折断。

所以有必要设计个支撑套进行保护。

支撑套与油缸壁之间采用通孔螺钉紧固。

由于光栅传感器放在液压缸内部，考虑到其信号线的连接问题，我们将油缸底盖与液压缸底座之间留有定空间。

为了方便装卸，不宜将底盖与油缸焊接。

经过多方面的考虑，比较了多种方案后，采用了如图所示的方法固定底盖。

图中液压缸底座处转有个螺纹孔，用个型号为的六角头螺栓将底盖顶起至油缸卡槽处。

螺杆长度比实际所需的长，可通过增加垫片的方法达到使个螺栓平均分配载荷的目的。

底盖上套有密封圈，防止漏油。

液压缸底座与油缸通过个内六角螺钉紧固。

在底座和油缸两侧各开个通孔用于连接光栅传感器的信号线。

液压缸零部件分析由于液压缸可能会在比较恶劣的条件下使用，而且在装载和卸载重物时，可能会因操作不当而对千斤顶底座造成较大冲击，导致整个系统遭到破坏。

所以底座采用具有较高强度和韧性的球墨铸铁。

图液压缸底盖的固定方式油缸是液压系统的主要零件，它与底座底盖油口导向套等零件构成密封的容器，用于容纳压力油液，同时还是活塞的运动轨道。

所以设计油缸时，应该正确的确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力运动速度和有效行程，同时还必须具有定的强度，能足以承受液压力负载力和意外的冲击力缸筒的内表面应具有合适的公差等级表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性运动平稳性和耐用性。

对油缸材料的可选空间很大，对其进行筛选需要有足够的耐心。

对油缸的要求．要有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态压力而不致产生永久变形．要有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装时的反作用力而不致产生弯曲．内表面与活塞密封件及导向套的摩擦作用下，能长期工作而磨损很少，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性．最好还需要有良好的可焊性，以防在需要焊接的时候不致产生裂纹或过大变形。

最后我们选定各方面性能良好的号钢。

油缸毛坯普遍采用退火的冷拔或热轧无缝钢管，现在国内市场上已有内孔经珩磨或内孔精加工的无缝钢管卖，只需按所要求的长度切割即可。

本次设计虽然活塞与活塞杆采用了体式设计，采用相同的材料，但对他们的工艺要求很不相同，所以分开来介绍。

由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。

配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。

活塞材料我们选用的是号钢。

活塞外径的配合般采用的公差等级，外径对内孔的同轴度公差不大于.，端面与轴线的垂直度公差不大于.，外表面的圆度和圆柱度般不大于外径公差之半，内孔的工作表面粗糙度值选用.。

活塞杆要在导向套中滑动，般采用的配合。

太紧了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滞现象和单边磨损。

其圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半。

安装活塞的轴径与外圆的同轴度公差不大于.，是为了保证活塞缸外圆与活塞外圆的同轴度，以避免活塞与缸筒活塞杆与导向套的卡滞现象。

安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于.，以保证活塞安装不产生歪斜。

活塞杆的外圆粗糙度值取.。

太光滑了，表面无法形成油膜，反而不利于润滑。

为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆表面需进行镀铬处理，镀层厚，并进行抛光或磨削加工