尺寸测量，飞行实测以及恶劣环境下的流动测量等，要求测试系统必须具有稳定性好，操作简单，高精度的特性。现代海战越来越强调海空协调作战，从而促使海军直升机得到迅速的发展。海军直升机具有强大反潜反舰等功能，执行不同的任务，投放的导弹或鱼雷也有所不同，因此投放方式有所差距。有的投放不需要开伞，而有的则需要，飞行投放开伞靠开伞绳的长短来实现。为了确保加装带伞鱼雷投放的安全性，急需对投雷环境弹舱下部的气流流场进行测量，为投放方案设计提供依据。目前，国内外对直升机流场进行飞行实测研究非常少，直升机复杂的气动特性，特别是在机腹的流场特性，除了受前飞速度的影响外，还受到旋翼所产生的下洗速度，直升机的复杂外形以及自然风等因素的影响，使得流场难以预测。因此，结合七孔探针流场测量的优点，针对直升机腹部流场测量的要求，开发出套适用性强，性能优良的七孔探针实时测试系统是十分必要的。同时，界面友好，实时性强的测试系统也能为七孔探针的广泛应用提供方便。目前，国内对七孔探针的研究与运用仅局限在低速不可压缩流中，随着四代战斗机的出现，超音速巡航，高机动性成为飞机的重要性能指标，此时对飞机流场的研究仅靠在低速中测量是远远不够的，又由于其他测量手段的局限性，急需对七孔探针在可压缩流中乃至超音速流中应用进行研究。对七孔探针进行可压缩测量方法研究如果采用实验的方法，则所需采集点数目繁多，对实验仪器的安装与可靠性都要求非常高，同时需要大量的集中气源，使得校准费用变得非常昂贵。数值计算是近年来在流体力学理论研究和实际工程应用中发挥了巨大作用的有力工具之，对七孔探针在可压缩中的校准理论研究阶段采用何梦珂探针测量校准系统机械结构设计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予我细心的指导和不懈的支持，使我毕业论文能够顺利完成。这次的毕业设计，对于培养我们理论联系实际的设计思想训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力巩固加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。写作毕业论文是次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新生活的开始。希望大家在将来的生活中继续追逐最初的梦想，永不放弃。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实验自动标定章绪论风洞及七孔探针简介风洞，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，它是进行空气动力实验最常用最有效的工具。图风洞实验室组成风洞主要由洞体驱动系统和测量控制系统组成，各部分的形式因风洞类型而异。何梦珂探针测量校准系统机械结构设计图低速风洞翼型实验种类风洞种类繁多，有不同的分类方法。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。图测压孔位置分布何梦珂探针测量校准系统机械结构设计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。何梦珂探针测量校准系统机械结构设计七孔探针的出现，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围及其后面尾迹的复杂流动的定量测量。因此从八十年代以来七孔探针直被广泛用于大角度复杂流动的测量，其意义在于适应我国航天科学研究发展的需要，为目前和将来能设计出更先进的飞机为国防目录中文摘要第章绪论风洞及七孔探针简介探针标定技术的发展状况第二章探针自动定位结构总体设计系统组成系统特性总体方案拟定主要设计参数及校核探针支架的具体设计轴部分转动设计轴转动设计夹具部分设计底座设计材料选择同步带的参数设计及选择同步带的概述同步带的特点同步带传动的主要失效形式同步带传动的设计准则同步带分类同步带的主要参数同步带及带轮的选择第三章电机选择和芯轴设计伺服电机的选取芯轴结构设计芯轴强度校核第四章探针自动标定机构使用时注意事项安全要求实施方法结论致谢参考文献何梦珂探针测量校准系统机械结构设计只需进行小功率低速度低转矩运动所以对电机无特别要求。芯轴结构设计芯轴结构设计如图所示。本着方便控制弹簧压缩量及固定中间轴套，芯轴中间设计公称直径为，长为的螺纹。为了在芯轴与中间轴套的螺纹连接时增大摩擦，最左端采用滚花的加工方式。芯轴材料选用钢，经渗碳处理。何梦珂探针测量校准系统机械结构设计芯轴强度校核芯轴在工作过程中只传递弯矩而不传递扭矩，且为压杆，应进行相应的压杆稳定性计算。压缩强度计算公式为式中表示压应力表示压力表示轴截面积，表示屈服强度，对于钢。将，代入公式，得，故所选材料合适。芯轴有导向装置，它的受力情况近似于端固定，端铰支的压杆，其最大长度应满足公式式中表示弹性模量，对于钢。将代入公式，得轴总长度，故材料尺寸合格。何梦珂探针测量校准系统机械结构设计第四章探针自动标定机构使用时注意事项探针标定并不属于热门行业，所以国家或国际上并没有出台相关使用规范要求在，但在操作中依然有很多注意事项。安全要求探针自动标定机构能代替人在风洞中作业。但又给人另种危险，即探针是尖锐物品，而风洞中可以产生很强劲的空气流场人很容易在不注意时因为气流变动而被卷向边，从而触碰到尖锐物品造成人身伤害。另外探针是在不停变化位置的也易触碰的人对探针自动标准定机构操作要注意以下几点在周边设备安装安全护栏，以防止人靠近而造成伤害。探针标定的动作范围不能超越护栏。风洞在运行时人绝对不可在边停留，否则不仅使测量产生误差也容易造成事故。测量时需对底盘进行微调，微调需要手动进行，此时危险最大。调节时定要确保风洞关闭且标定机构断电以防意外的发生。实施方法在标定机构应用工程中，不仅要注意对人员的危险性，而且还要考虑包括标定机构在内的设备的安全性。为此生产厂家在标定机构及控制系统的软硬件方面应尽可能地增加有关功能，以确保安全。例如，用软极限的功能可设定标定机构操作机本体的实际动作小于标称最大动作范围。当控制点运动到软极限位置时，自动标定自动停止并报警，不会超越设定的区间。因此，可以将标定机构的动作限制在实际作业的领域内。何梦珂探针测量校准系统机械结构设计结论毕业设计是我们作积累的过程，在以后的工作和生活当中我们都应该不断的努力学习，努力的去提高自己知识和综合素质。何梦珂探针测量校准系统机械结构设计参考文献濮良贵，纪名刚，等机械设计第八版，李增刚入门详解与实例，周作元，李荣先温度与流体参数测量基础，齐孟卜，李京伯测量亚音速可压缩流动大流动角的七孔探针，冯亚南，吴成，熊善文双三角翼外翼前缘钝化对涡流特性的影响北京航空航天大学学报，张传聚，王立志工业锅炉炉膛空气动力特性的试验研究山东工业大学学报顾蕴松，明晓大迎角细长体非对称空间流场特性的试验研究流体力学实验与测量赵学训螺旋桨滑流对飞机绕流影响的试验研究流体力学实验与测量何小亮，张震宇，明晓七孔探针校准的数值模拟及制造偏差分析，低速空气动力学和直升机试验技术学术交流会，丁涛七孔探针实时测试系统及其可压缩流场测量问题研究李彦，李卫东七孔探针三维自动测速系统中国科技论文统计源期刊施绍平，翁贤邦同步齿形带传动的降噪研究机械设计，徐溥滋国内外带传