畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目三自由度微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺設(shè)計專業(yè)名稱機械設(shè)計制造及其自動化班級學(xué)號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，機械制造技術(shù)的水平與制造業(yè)也得到了有個較快的發(fā)展，它反映的是一個國家的經(jīng)濟實力和科學(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。機械工業(yè)歷來都是發(fā)達國家的重要支柱產(chǎn)業(yè)，是一個國家的工業(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)，微機技術(shù)的引入，使傳統(tǒng)的機械工業(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，形成了一個嶄新的現(xiàn)代機械工業(yè)。一個國家需安全、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?，F(xiàn)代軍隊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、微型機器人等。飛機在現(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，飛行仿真實驗是必不可少的重要步驟。飛行仿真實驗主要分為測試飛機飛行動力學(xué)性能的風(fēng)洞實驗和測試飛機動態(tài)控制性各種機載傳感器性能的地面半實物飛行仿真實驗。只有通過仿真實驗，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)計符合動力學(xué)要求，控制系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性以及各種機載穩(wěn)定性以及各種機載儀器能夠在模擬工作環(huán)境中正常工作，才能進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，因此也就需要進行飛行仿真實驗必不可少的實驗設(shè)備模擬轉(zhuǎn)臺。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)臺設(shè)計作為我的畢業(yè)設(shè)計的課題。課題的意義在微型飛行器模擬轉(zhuǎn)臺的設(shè)計過程中，三軸搖擺臺是半實物飛行仿真實驗系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵設(shè)備。它可以按照實驗要求，提供飛行器飛行時的航向角、俯仰角、橫滾角以及飛行擾動，實時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時控制飛行器調(diào)整到安全飛行姿態(tài)。同時，還可以測試飛行器攜帶的機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（含文獻綜述）：目前，在微型飛行器模擬實驗轉(zhuǎn)臺的研究開發(fā)方面，多采用齒輪傳動，用步進電機驅(qū)動。一般是三軸飛行模擬轉(zhuǎn)臺，實驗時能提供飛行器飛行時的航向角（偏轉(zhuǎn)角）、俯仰角、橫滾角（滾轉(zhuǎn)角），即只有三個自由度。這種三軸飛行模擬轉(zhuǎn)臺，并不能完全模擬飛行器在空中的姿態(tài)。它采用三層轉(zhuǎn)臺提供三個方向的轉(zhuǎn)動。在實際使用時，由三個獨立的電機驅(qū)動。下層轉(zhuǎn)臺模擬飛行時的航向角，中層轉(zhuǎn)臺模擬飛行時的俯仰角，上層轉(zhuǎn)臺模擬飛行時的橫滾角。飛行器在空中飛行時，有六自由度，所以在風(fēng)洞實驗時，模擬轉(zhuǎn)臺的發(fā)展趨勢是具有五個或六個自由度，要能真實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，即由計算機控制，以增加模擬的準(zhǔn)確性。三、研究內(nèi)容及實驗方案：研究內(nèi)容：1搜集畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料，包括參考圖紙、技術(shù)論文及外文資料。2對相關(guān)類型的模擬轉(zhuǎn)臺進行分析比較，并確定出新的傳動方案，繪制出相應(yīng)傳動系統(tǒng)圖。3繪制結(jié)構(gòu)圖，包括展開圖和剖截圖，并進行相關(guān)設(shè)計的計算。4綜合計算結(jié)果及圖，進行合理性檢驗。5確定方案并進性設(shè)計記錄的修改、整理。6繪制總裝配圖。7確定驅(qū)動方式，并確定驅(qū)動動力來源。8撰寫說明書。9翻譯外文資料。實驗方案：方案一、方案二、方案三：方案一中，主要采用的是齒輪、軸機構(gòu)。把實現(xiàn)其功能分為三層轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)，各層轉(zhuǎn)臺采用步進電機帶動。方案一中存在較多的缺陷：一是機構(gòu)不夠緊湊，實現(xiàn)第二層轉(zhuǎn)臺功能是靠的是支架，這樣不但不好定位而且使整個機構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)；二是實驗時，三層轉(zhuǎn)臺的運動中心必須是在飛行器的運動中心上的，而此機構(gòu)較難以保證。第二層轉(zhuǎn)臺的運動中心較難控制，難以保證三軸同心。所以此運動機構(gòu)在設(shè)計上是不合理的，不能在實踐中得到運用。方案二中，采用蝸輪蝸桿機構(gòu)。這是利用了蝸輪蝸桿的運動中心較容易控制，設(shè)計過程中當(dāng)中，應(yīng)使飛行器的工作轉(zhuǎn)臺位于蝸輪蝸桿的運動中心，這樣就可以確保同心的要求。在第一層轉(zhuǎn)臺當(dāng)中，采用嚙合作用，使整個上層轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，其運動中心同樣也是在飛行器的運動中心之上的。在此機構(gòu)當(dāng)中還采用了軟軸機構(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之上的，同時也可以直接的與步進電機連接，使整個機構(gòu)較為緊湊。驅(qū)動軟軸的電機與驅(qū)動蝸輪蝸桿的電機列于運動中心兩側(cè)，這樣有利于整個工作轉(zhuǎn)臺的平衡，減少轉(zhuǎn)動慣量，提高精度，同時也便于三軸的同心。此方案總結(jié)來說比較合理，在實現(xiàn)三個自由度的同時，也確保了其運動中心在同一軸線上。能較好的確保運動精度和準(zhǔn)確度。方案三第一層轉(zhuǎn)臺采用齒輪嚙合，保證工作臺的運動中心在齒輪的運動中心，再利用兩根軟軸來實現(xiàn)飛行器的俯仰和橫滾運動，與兩根軟軸連接的步進電機分布于軸的兩端，便于平衡，降低轉(zhuǎn)動慣量，其精確度較高。總述三種方案，方案三較為方便、緊湊。設(shè)計過程中也較為簡單在本書中就不予于設(shè)計與介紹。在本書中主要介紹方案二。對方案二的零件進行設(shè)計與計算。四、目標(biāo)、主要特色及工作進度目標(biāo)：1）設(shè)計的模擬轉(zhuǎn)臺具有三個自由度，有效載荷重量為300500克，有效載荷空間為150mm，