（全套CAD）两自由度风洞实验运动装置机械结构总体设计

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由度运动机构的设计。根据风洞动态实验的要求，设计两自由度动态运动装置。该装置为串联和并联的混合机构，要求实现空间两自由度冗余运动。利用三维造型软件对装置进行造型设计，对其进行仿真，模拟出装置的运动状态以及求解出各部件的位移速度加速度。并联机构刚度大运动惯性小精度高的优点十分明显。尽管它的工作空间和灵活性受到定限制,但与串联机构能够在结构和性能上形成互补关系,可完成串联机构难以完成的任务,从而扩大了机构的应用范围,可以相信随着并串联机构理论和设计方法的研究的成熟必将促进机构在各领域的应用。.本课题研究内容本文首先利用三维造型软件对两自由度风洞实验运动装置机械结构进行三维造型，然后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背景及课题研究的意义，提出本文的主要研究的内容。第二章简要介绍风洞，两少自由度运动装置的基础理论研究第三章简要介绍了设计的两自由度运动装置的机械原理，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。第二章风动，两少自由度运动装置的基础理论研究.风洞试验及应用风洞，是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的种管道状实验设备，它是进行空洞动力实验最常用最有效的工具。其中风洞实验是飞行器研制工作中的个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程自由度,风洞,实验,试验,运动,装置,机械,结构,总体,整体,设计,毕业设计,全套,图纸两自由度风洞实验运动装置机械结构总体设计专业机械设计制造及其自动化学生指导教师完成日期年月日扬州大学广陵学院摘要风洞试验设备是个国家航空航天事业发展的基础设施,对国家的航空航天事业武器装备研制以及国民经济的发展发挥着非常重要的作用。风洞试验是研制新型飞行器必不可少的重要环节。每种新型飞行器的研制都需要在风洞中进行大量的试验。串联机构的发展曾经带动了空间机构学的发展，近年来并联机构的发展再次促进了空间机构学的发展。今天，为了我国的科技进步，自主创新性及在些新兴产业和领域开辟自己独特的道路，基于串联机构与并联机构的特点，混联机构成为各种高端技术应用个新的热点。本文对两少自由度机构的现状和发展趋势以及风洞试验进行了简略的阐述，在此基础上进行两自由度运动机构的结构设计介绍软件和对所设计的两自由度运动机构装置进行的三维造型过程对所设计的运动机构的主要节点进行的强度校核和力学性能的分析在校核的基础上选择了合适的电机最后对本课题做个总结和展望。关键词串联，两自由度，风洞试验，三维造型。目录摘要第章绪论.课题背景目的及意义课题背景课题目的及其意义.本课题研究内容第二章风动，两少自由度运动机构的基础理论研究.风洞试验及应用.两少自由度运动机构的基础理论.两少自由度运动机构的发展趋势第三章两自由度运动机构的结构方案设计和分析.五自由度风洞试验设计方案机构原理.两自由度弯刀运动机构的机构原理第四章两自由度运动机构的三维造型及结构分析.三维造型软件简介启动和界面简介快捷键和快捷菜单模块简介.自由度运动机构的三维造型过程用对各零部件进行造型用各零部件进行装配第五章电机的选择.电机的简述.电机的选择.本章小结总结参考文献致谢第章绪论.课题背景目的及意义因为空气看不见摸不着,要对其进行测量并不是那么容易,尤其是飞行器在空中飞行的时候，很难去测量气流对飞行器的作用力,釆集飞行器在飞行时的数据点,并且建立气动和运动学模型的计算机数值仿真,对于些模型有时候难以建立,于是想到能否将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中,人为制造气流流过,即是在地面上人为地创造个“天空”,以此来模拟飞行器在空中各种复杂的飞行状态,获取试验数据,并且实现多次反复试验采集数据,从而缩短飞行器研发的时间降低飞行器的制造成本,得到更为准确可靠的数据结果。随着现代化工业进程的发展，两少自由度运动机构在各领域的运用也日益增加，其作用也越来越显著，通过本次设计方面可以锻炼自己的动手和学习能力，把书本实体造型实用功能，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错误以及提高产品质量。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。软件是世界上应用最广泛且最具权威性的机械系统运动学和动力学仿真分析软件,该软件以多体系统动力学理论为基础。利用软件可以建立和测试虚拟样机,可在计算机上实现复杂机械系统的运动学和动力学仿真分析。本课题通过对混联机构进行运动学正逆解求解,避免了繁琐的计算工作,且快速准确,节省了大量的时间和人力。的模型构架决定了在中将曲线转换成样条函数具有很高的精度,这点保证了求正解时的准确性。该种方法对于研制新型机构具有重要意义,不但可以验证科研人员计算的正确性,而且可以进行运动学和动力学仿真。系统有以下特点.是个基于造型的三维机械设计软件，它的基本设计思路实体造型虚拟装配二维图样。通过零件三维造型可以画出效果的零件图，并可以用这些零件生成二维的工程图和三维的装配体。.是通过给点尺寸来驱动的。改变尺寸就可以改变零件的大小和形状。.模型包括零件装配及工程图等。零件装配和工程图是个模型的不同表现形式，对其中任意个的改动都会使其它两个自动跟着改变。.可以利用特征造型来建立零件的模型。用来生成零件的特征包括形状特征圆角倒角孔等和操作特征拉与此同时，相应也发展了许多克服这些不足或修正其影响的方法。.边界效应或边界干扰真实飞行时，静止大气是无边界的。而在风洞中，气流是有边界的，边界的存在限制了边界附近的流线弯曲，使风洞流场有别于真实飞行的流场。其影响统称为边界效应或边界干扰。克服的方法是尽量把风洞试验段做得大些风洞总尺寸也相应增大，并限制或缩小模型尺度，减小边界干扰的影响。但这将导致风洞造价和驱动功率的大幅度增加，而模型尺度太小会便雷诺数变小。近年来发展起种称为自修正风洞的技术。风洞试验段壁面做成弹性和可调的。试验过程中，利用计算机，粗略而快速地计算相当于壁面处流线应有的真实形状，使试验段壁面与之逼近，从而基本上消除边界干扰。.支架干扰风洞实验中，需要用支架把模型支撑在气流中。支架的存在，产生对模型流场的干扰，称为支架干扰。虽然可以通过试验方法修正支架的影响，但很难修正干净。近来，正发展起种称为磁悬模型的技术。在试验段内产生可控的磁场，通过磁力使模型悬浮在气流中。.相似准则不能满足的影响风洞实验的理论基础是相似原理。相似原理要求风洞流场与真实飞行流场之间满足所有的相似准则，或两个流场对应的所有相似准则数相等。风洞试验很难完全满足。最常见的主要相似准则不满足是亚跨声速风洞的雷诺数不够。风洞实验尽管有局限性，但有如下四个优点能比较准确地控制实验条件，如气流的速度压力温度等实验在室内进行,受气候条件和时间的影响小,模型和测试仪器的安装操作使用比较方便实验项目和内容多种多样，实验结果的精确度较高实验比较安全，而且效率高成本低。因此，风洞实验在空气动力学的研究各种飞行器的研制方的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输房屋建筑风能利用和环境保护等部门中也得到越来越广泛的应用。风洞作实验的依据是运动的相对性原理。实验时，常将模型或实物固定在风洞内，使气体流过模型。这种方法，流动条件容易控制，可重复地经济地取得实验数据。为使实验结果准确,实验时的流动必须与实际流动状态相似,即必须满足相似的要求。但由于风洞尺寸和动力的限制，在个风洞中同时模拟所有的相似参数是很困难的，通常是按所要研究的课题，选择些影响最大的参数进行模拟。此外，风洞实验段的流场品质，如气流速度分布均匀度平均气流方向偏离风洞轴线的大小沿风洞轴线方向的压力梯度截面温度分布的均匀度气流的湍流度和噪声级等必须符合定的标准，并定期进行检查测定。航空航天飞行器研制的发展与风动试验设备密切相关，对空气动力学问题的探究促进了风洞的诞生。风洞试验设备的发展随着风洞的建设分别经历了低速风洞高速风洞超声速风洞跨声速风洞超高速风洞和特种风洞的发展阶段。为了满足航天事业的需求，风洞设备的发展又经历了更新改造稳定发展和新概念的发展。世界上大部分的发达国家都对空气动力试验机构的研究给予了高度的重视。年，英国的温霍姆建造了世界上第座风洞试验设备。德国于年成立了哥庭根空气动力试验院，并花巨资建立了许多低速高速超高速和特种风洞试验设备，同时也是世界上领先先研制出弹道导弹和喷气式飞机的国家。美国在上个世纪年代推出了“星球大战”计划，于年成立了国家空气动力研究机构并把作为基础学科的空气动力学放在了主要学科的位置上。世纪年代，各国家开始对风洞的各种性能进行改造，美国计划将的全尺寸风洞改造为无回声试验段。的高空风洞也进行了改造，风速由.增加到了.，增加了声学试验和风洞结冰的能力。年，法国完成了直径的风洞声学试验段的改造，有效的抑制了飞速在.内，频率为到风洞的噪声。本知识运用到实际，另方面也可以让我们把握住现代信息社会的脉搏，为以后工作和学习确立明确的方向与目标。课题背景国外从上世纪九十年代开始,提出了种能够揭示大迎角高机动飞行时气动运动的非线性耦合特性,进而进行过失评估,且低成本低风险的风洞虚拟飞行试验,的概念风洞虚拟飞行试验是指把飞行器模型安装在风洞巾具有个旋转自由度的专用支撑裝置上,在保持模型质心位置不变的同时,让模型的个姿态角可以自由运动或者按照飞行器的飞行要求加以实时舵面操纵控制,较为真实地模拟飞行器的机动运动过程,可同时测量飞行器气动和运动参数,检验飞行器响应和操纵控制特性,从而达到气动运动体化研究,探索气动运动耦合机理的目的。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，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，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另种是选用并联机构,并联机构，可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的种闭环机构。并联机构的特点与串联机构相比刚度大，结构稳定承载能力大微动精度高运动负荷小在位置求解上，串联机构正解容易，但反解十分困难，而并联机构正解困难反解却非常容易。其主要优点具有高力力矩输出,刚性好,无积累误差,输出加速度大,响应比串联机构快,但工作空间小,灵活性差。人们为克服并联机构工作空间小和串联机构响应较慢的缺点,提出了集串并联机构优点的身的串并联混联机构。混联机构的应用已经涉