1799_三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

1799_三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì),自由度,微型,飛行器,模擬,摹擬,轉(zhuǎn)臺(tái),設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目 三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 088105442學(xué) 生 姓 名 鄒金生指 導(dǎo) 教 師 朱保利填 表 日 期 2012 年 3 月 12 日一、選題的依據(jù)及意義：選題的依據(jù)隨 著 社 會(huì) 的 發(fā) 展 ， 工 業(yè) 水 平 的 提 高 ， 逐 步 的 由 大 型 化 轉(zhuǎn) 向 小 型 化 ，轉(zhuǎn) 化 成 微 型 化 。 在 此 發(fā) 展 的 過 程 中 ， 機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 的 水 平 與 制 造 業(yè) 也 得到 了 有 個(gè) 較 快 的 發(fā) 展 ， 它 反 映 的 是 一 個(gè) 國 家 的 經(jīng) 濟(jì) 實(shí) 力 和 科 學(xué) 技 術(shù) 水 平 。新 技 術(shù) 的 推 廣 和 應(yīng) 用 ， 使 得 新 產(chǎn) 品 的 不 斷 涌 現(xiàn) ， 與 原 有 的 事 物 相 比 ， 其體 積 是 越 來 越 小 。 機(jī) 械 工 業(yè) 歷 來 都 是 發(fā) 達(dá) 國 家 的 重 要 支 柱 產(chǎn) 業(yè) ， 是 一 個(gè)國 家 的 工 業(yè) 基 礎(chǔ) 。 從 70 年 代 開 始 ， 由 于 各 國 政 府 重 視 和 發(fā) 展 高 新 技 術(shù) ，特 別 是 微 電 子 技 術(shù) ， 微 機(jī) 技 術(shù) 的 引 入 ， 使 傳 統(tǒng) 的 機(jī) 械 工 業(yè) 在 產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 和生 產(chǎn) 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 等 方 面 發(fā) 生 了 質(zhì) 的 變 化 ， 使 其 煥 發(fā) 了 新 的 生 命 ， 形 成 了 一個(gè) 嶄 新 的 現(xiàn) 代 機(jī) 械 工 業(yè) 。一 個(gè) 國 家 需 安 全 、 穩(wěn) 定 ， 其 國 防 技 術(shù) 就 不 能 落 后 于 其 它 國 家 。 目 前 ，各 國 在 國 防 建 設(shè) 的 投 入 是 越 來 越 多 ， 逐 年 增 加 ， 為 的 就 是 研 制 出 新 的 產(chǎn)品 ， 使 自 己 有 優(yōu) 越 于 其 他 國 家 。 現(xiàn) 代 軍 隊(duì) 的 裝 備 越 來 越 重 視 其 輕 型 化 、技 術(shù) 化 、 現(xiàn) 代 化 等 。 如 ： 微 型 沖 鋒 槍 、 微 型 機(jī) 器 人 等 。 飛 機(jī) 在 現(xiàn) 代 戰(zhàn) 爭是 必 不 可 少 的 ， 其 發(fā) 展 趨 勢 也 是 向 無 人 駕 駛 ， 微 型 化 發(fā) 展 。在 微 型 飛 行 器 的 研 制 過 程 中 ， 飛 行 仿 真 實(shí) 驗(yàn) 是 必 不 可 少 的 重 要 步 驟 。飛 行 仿 真 實(shí) 驗(yàn) 主 要 分 為 測 試 飛 機(jī) 飛 行 動(dòng) 力 學(xué) 性 能 的 風(fēng) 洞 實(shí) 驗(yàn) 和 測 試 飛 機(jī)動(dòng) 態(tài) 控 制 性 各 種 機(jī) 載 傳 感 器 性 能 的 地 面 半 實(shí) 物 飛 行 仿 真 實(shí) 驗(yàn) 。 只 有 通 過仿 真 實(shí) 驗(yàn) ， 獲 取 足 夠 多 的 飛 行 器 性 能 數(shù) 據(jù) ， 確 證 飛 行 器 的 外 形 設(shè) 計(jì) 符 合動(dòng) 力 學(xué) 要 求 ， 控 制 系 統(tǒng) 具 有 足 夠 的 穩(wěn) 定 性 以 及 各 種 機(jī) 載 穩(wěn) 定 性 以 及各 種 機(jī) 載 儀 器 能 夠 在 模 擬 工 作 環(huán) 境 中 正 常 工 作 ， 才 能 進(jìn) 行 飛 行 器 的 試 飛工 作 。我國也在研制開發(fā)微型飛行器的行列中的一員，因此也就需要進(jìn)行飛行仿真實(shí)驗(yàn)必不可少的實(shí)驗(yàn)設(shè)備——模擬轉(zhuǎn)臺(tái)。為了加快我國微型飛行器的事業(yè)的發(fā)展，我選擇了三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。課題的意義在微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過程中，三 軸 搖 擺 臺(tái) 是 半 實(shí) 物 飛 行 仿 真 實(shí)驗(yàn) 系 統(tǒng) 中 的 一 個(gè) 關(guān) 鍵 設(shè) 備 。 它 可 以 按 照 實(shí) 驗(yàn) 要 求 ， 提 供 飛 行 器 飛 行 時(shí) 的航 向 角 、 俯 仰 角 、 橫 滾 角 以 及 飛 行 擾 動(dòng) ， 實(shí) 時(shí) 模 擬 飛 行 器 在 空 氣 飛 行 的姿 態(tài) 。 通 過 模 擬 飛 行 器 的 飛 行 姿 態(tài) ， 測 試 飛 行 器 控 制 系 統(tǒng) 能 否 在 飛 行 器受 到 外 界 擾 動(dòng) 時(shí) 控 制 飛 行 器 調(diào) 整 到 安 全 飛 行 姿 態(tài) 。 同 時(shí) ， 還 可 以 測 試 飛行 器 攜 帶 的 機(jī) 載 傳 感 器 在 模 擬 飛 行 條 件 下 的 工 作 狀 況 。二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：目 前 ， 在 微 型 飛 行 器 模 擬 實(shí) 驗(yàn) 轉(zhuǎn) 臺(tái) 的 研 究 開 發(fā) 方 面 ， 多 采 用 齒 輪 傳動(dòng) ， 用 步 進(jìn) 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 。 一 般 是 三 軸 飛 行 模 擬 轉(zhuǎn) 臺(tái) ， 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) 能 提 供 飛行 器 飛 行 時(shí) 的 航 向 角 （ 偏 轉(zhuǎn) 角 ） 、 俯 仰 角 、 橫 滾 角 （ 滾 轉(zhuǎn) 角 ） ， 即 只有 三 個(gè) 自 由 度 。 這 種 三 軸 飛 行 模 擬 轉(zhuǎn) 臺(tái) ， 并 不 能 完 全 模 擬 飛 行 器 在 空 中的 姿 態(tài) 。 它 采 用 三 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 提 供 三 個(gè) 方 向 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 在 實(shí) 際 使 用 時(shí) ， 由 三 個(gè)獨(dú) 立 的 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 。 下 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 模 擬 飛 行 時(shí) 的 航 向 角 ， 中 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 模 擬 飛 行 時(shí)的 俯 仰 角 ， 上 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 模 擬 飛 行 時(shí) 的 橫 滾 角 。飛 行 器 在 空 中 飛 行 時(shí) ， 有 六 自 由 度 ， 所 以 在 風(fēng) 洞 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) ， 模 擬 轉(zhuǎn) 臺(tái)的 發(fā) 展 趨 勢 是 具 有 五 個(gè) 或 六 個(gè) 自 由 度 ， 要 能 真 實(shí) 的 模 擬 飛 行 器 在 空 中 受到 的 各 種 力 以 及 影 響 ， 并 且 使 其 智 能 化 ， 即 由 計(jì) 算 機(jī) 控 制 ， 以 增 加 模 擬的 準(zhǔn) 確 性 。三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：研究內(nèi)容：1．搜集畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料，包括參考圖紙、技術(shù)論文及外文資料。2．對(duì)相關(guān)類型的模擬轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行分析比較，并確定出新的傳動(dòng)方案，繪制出相應(yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)圖。3．繪制結(jié)構(gòu)圖，包括展開圖和剖截圖，并進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的計(jì)算。4．綜合計(jì)算結(jié)果及圖，進(jìn)行合理性檢驗(yàn)。5．確定方案并進(jìn)性設(shè)計(jì)記錄的修改、整理。6．繪制總裝配圖。7．確定驅(qū)動(dòng)方式，并確定驅(qū)動(dòng)動(dòng)力來源。8．撰寫說明書。9．翻譯外文資料。實(shí)驗(yàn)方案：方 案 一 、 方 案 二 、 方 案 三 ：方 案 一 中 ， 主 要 采 用 的 是 齒 輪 、 軸 機(jī) 構(gòu) 。 把 實(shí) 現(xiàn) 其 功 能 分 為 三 層 轉(zhuǎn)臺(tái) 實(shí) 現(xiàn) ， 各 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 采 用 步 進(jìn) 電 機(jī) 帶 動(dòng) 。 方 案 一 中 存 在 較 多 的 缺 陷 ： 一 是機(jī) 構(gòu) 不 夠 緊 湊 ， 實(shí) 現(xiàn) 第 二 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 功 能 是 靠 的 是 支 架 ， 這 樣 不 但 不 好 定 位而 且 使 整 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 處 于 不 穩(wěn) 定 狀 態(tài) ； 二 是 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) ， 三 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 的 運(yùn) 動(dòng) 中 心 必須 是 在 飛 行 器 的 運(yùn) 動(dòng) 中 心 上 的 ， 而 此 機(jī) 構(gòu) 較 難 以 保 證 。 第 二 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 的 運(yùn)動(dòng) 中 心 較 難 控 制 ， 難 以 保 證 三 軸 同 心 。 所 以 此 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 在 設(shè) 計(jì) 上 是 不 合理 的 ， 不 能 在 實(shí) 踐 中 得 到 運(yùn) 用 。方 案 二 中 ， 采 用 蝸 輪 蝸 桿 機(jī) 構(gòu) 。 這 是 利 用 了 蝸 輪 蝸 桿 的 運(yùn) 動(dòng) 中 心 較容 易 控 制 ， 設(shè) 計(jì) 過 程 中 當(dāng) 中 ， 應(yīng) 使 飛 行 器 的 工 作 轉(zhuǎn) 臺(tái) 位 于 蝸 輪 蝸 桿 的 運(yùn)動(dòng) 中 心 ， 這 樣 就 可 以 確 保 同 心 的 要 求 。 在 第 一 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 當(dāng) 中 ， 采 用 嚙 合 作用 ， 使 整 個(gè) 上 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 其 運(yùn) 動(dòng) 中 心 同 樣 也 是 在 飛 行 器 的 運(yùn) 動(dòng) 中 心 之上 的 。 在 此 機(jī) 構(gòu) 當(dāng) 中 還 采 用 了 軟 軸 機(jī) 構(gòu) ， 充 分 利 用 了 軟 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 特 性 。利 用 軟 軸 來 模 擬 飛 行 器 的 橫 滾 ， 軟 軸 直 接 連 接 于 工 作 臺(tái) 之 上 的 ， 同 時(shí) 也可 以 直 接 的 與 步 進(jìn) 電 機(jī) 連 接 ， 使 整 個(gè) 機(jī) 構(gòu) 較 為 緊 湊 。 驅(qū) 動(dòng) 軟 軸 的 電 機(jī) 與驅(qū) 動(dòng) 蝸 輪 蝸 桿 的 電 機(jī) 列 于 運(yùn) 動(dòng) 中 心 兩 側(cè) ， 這 樣 有 利 于 整 個(gè) 工 作 轉(zhuǎn) 臺(tái) 的 平衡 ， 減 少 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 ， 提 高 精 度 ， 同 時(shí) 也 便 于 三 軸 的 同 心 。 此 方 案 總 結(jié) 來說 比 較 合 理 ， 在 實(shí) 現(xiàn) 三 個(gè) 自 由 度 的 同 時(shí) ， 也 確 保 了 其 運(yùn) 動(dòng) 中 心 在 同 一 軸線 上 。 能 較 好 的 確 保 運(yùn) 動(dòng) 精 度 和 準(zhǔn) 確 度 。方 案 三 第 一 層 轉(zhuǎn) 臺(tái) 采 用 齒 輪 嚙 合 ， 保 證 工 作 臺(tái) 的 運(yùn) 動(dòng) 中 心 在 齒 輪 的運(yùn) 動(dòng) 中 心 ， 再 利 用 兩 根 軟 軸 來 實(shí) 現(xiàn) 飛 行 器 的 俯 仰 和 橫 滾 運(yùn) 動(dòng) ， 與 兩 根 軟軸 連 接 的 步 進(jìn) 電 機(jī) 分 布 于 軸 的 兩 端 ， 便 于 平 衡 ， 降 低 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 ， 其 精 確度 較 高 ?？?述 三 種 方 案 ， 方 案 三 較 為 方 便 、 緊 湊 。 設(shè) 計(jì) 過 程 中 也 較 為 簡 單 在本 書 中 就 不 予 于 設(shè) 計(jì) 與 介 紹 。 在 本 書 中 主 要 介 紹 方 案 二 。 對(duì) 方 案 二 的 零件 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 與 計(jì) 算 。四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度目標(biāo)：1） 設(shè) 計(jì) 的 模 擬 轉(zhuǎn) 臺(tái) 具 有 三 個(gè) 自 由 度 ， 有 效 載 荷 重 量 為300—500 克 ， 有 效 載 荷 空 間 為 Φ 150mm， 能 夠 模 擬 微 型 飛 行 器 飛 行 時(shí)的 航 向 角 （ 偏 轉(zhuǎn) 角 ） 、 俯 仰 角 、 橫 滾 角 （ 滾 轉(zhuǎn) 角 ） 以 及 飛 行 擾 動(dòng) ， 實(shí) 時(shí)模 擬 微 型 飛 行 器 在 空 中 的 姿 態(tài) 。2） 繪 制 的 結(jié) 構(gòu) 圖 包 括 展 開 圖 和 剖 截 圖 。3） 翻 譯 的 外 文 資 料 應(yīng) 在 五 千 字 符 以 上 。4） 所 擬 設(shè) 計(jì) 中 涉 及 標(biāo) 準(zhǔn) 一 律 執(zhí) 行 國 標(biāo) （ 新 ） 和 ISO。特 色 ： 較 高 的 精 度 ， 便 于 控 制 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 安 裝 方 便 。工作進(jìn)度：1） 收集資料、撰寫開題報(bào)告 第 1 周-第 2 周2） 轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)方案的選擇及評(píng)價(jià) 第 2 周-第 5 周3） 轉(zhuǎn)臺(tái)裝配圖及零件圖的設(shè)計(jì) 第 5 周-第 10 周4） 相關(guān)外文翻譯 第 10 周-第 11周5） 撰寫畢業(yè)論文 第 11 周-第 12 周五、參考文獻(xiàn)（ 1） 許 洪 基 ， 雷 光 主 編 現(xiàn) 代 機(jī) 械 傳 動(dòng) 手 冊 第 2 版 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出版 社 2002（ 2） 鄧 星 鐘 主 編 機(jī) 電 傳 動(dòng) 控 制 （ 第 三 版 ） 武 漢 ： 華 中 科 技 大 學(xué) 出 版 社 2001 年（ 3） 濮 良 貴 ， 紀(jì) 名 剛 主 編 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 第 7 版 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 2001（ 4） 孫 桓 ， 陳 作 模 主 編 機(jī) 械 原 理 第 5 版 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 （ 5） 王 世 剛 主 編 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 實(shí) 踐 哈 爾 濱 ： 哈 爾 濱 工 程 大 學(xué) 出 版 社 2001（ 6） 王 啟 義 主 編 機(jī) 械 制 造 裝 備 設(shè) 計(jì) 北 京 ： 冶 金 工 業(yè) 出 版 社 2002（ 7） 李 振 清 主 編 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 簡 明 手 冊 兵 器 工 業(yè) 出 版 社 出 版（ 8） 王 昆 ， 何 小 柏 ， 汪 信 遠(yuǎn) 主 編 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) -機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計(jì) 北 京 ：高 等 教 育 出 版 社 ， 1996（ 9） 唐 金 松 主 編 簡 明 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊 第 2 版 上 海 ： 上 海 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 2000（ 10） 中 國 紡 織 大 學(xué) 工 程 圖 學(xué) 教 研 室 等 編 畫 法 幾 何 及 工 程 制 圖 第 四 版 上 海 ：上 海 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 1999