液壓飛行模擬轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1液壓飛行模擬轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.緒論1.1選題的依據(jù)及意義隨著飛機(jī)和導(dǎo)彈的快速發(fā)展，要求其具有更高的性能和穩(wěn)定性,這就要我們通過(guò)對(duì)他們的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量評(píng)估進(jìn)而進(jìn)行改進(jìn)，但一架真正的飛機(jī)或一枚導(dǎo)彈的成本太高,我們不可能也沒有必要用一架真正的飛機(jī)或?qū)梺?lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù),這就要求我們采用一些比較合理的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)或?qū)椀娘w行狀態(tài)，這樣飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)得以發(fā)展。該轉(zhuǎn)臺(tái)可以將重物放在其上面也可以用來(lái)對(duì)飛行員進(jìn)行培訓(xùn)，因?yàn)樗梢阅M飛機(jī)在空中飛行的各種姿態(tài)。該裝置的出現(xiàn)既達(dá)到了對(duì)飛機(jī)或?qū)椥阅軈?shù)的采集，進(jìn)而改進(jìn)，在成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一架飛機(jī)或?qū)椀膬r(jià)格，對(duì)飛機(jī)和導(dǎo)彈的發(fā)展具有不可估量的價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)目前,大部分飛行模擬轉(zhuǎn)臺(tái)采用串聯(lián)式機(jī)構(gòu),而本設(shè)計(jì)則采用并聯(lián)式機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)其承載能力大,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。本機(jī)構(gòu)由上下兩個(gè)工作平臺(tái),下平臺(tái)固定在地面上,上平臺(tái)用來(lái)放待實(shí)驗(yàn)的物品,在上下平臺(tái)之間采用三個(gè)液壓缸連接,通過(guò)液壓缸上聲高度的不同,來(lái)實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)的傾斜,而上平臺(tái)可由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)從而達(dá)到模擬飛機(jī)在飛行過(guò)程中的各種狀態(tài)。飛行模擬器研制及應(yīng)用被認(rèn)為是飛行模擬技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)性工程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一直受到世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。美國(guó)是世界上最早開展飛行模擬器研究和應(yīng)用的國(guó)家，在技術(shù)和數(shù)量上一直居領(lǐng)先地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)的飛行模擬器研制和采辦費(fèi)用每年增長(zhǎng)一倍，僅1995年2000年的費(fèi)用就高達(dá)36億美元。俄羅斯同樣是世界上的飛行模擬大國(guó)和強(qiáng)國(guó)，他們的所有飛機(jī)都配備有相應(yīng)的飛行模擬器，僅空中飛行模擬器就有20余種，其中包括先進(jìn)的空地綜合飛行模擬系統(tǒng)。值得提出的是，俄羅斯在飛行模擬器的基礎(chǔ)理論研究，特別是人-機(jī)工效學(xué)和飛行員建模與仿真等方面都名列前茅。英、德、法等國(guó)的飛行模擬器研制及應(yīng)用也始終處于世界先進(jìn)行列。我國(guó)在飛行模擬器研制及應(yīng)用方面雖然起步比美、俄、英法等國(guó)較晚，但仍是世界上發(fā)展飛行模擬器較早的國(guó)家。于20世紀(jì)60年代開始使用射擊練習(xí)器和儀表飛行練習(xí)器，并建立了研究用飛機(jī)控制系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺(tái)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)模擬試驗(yàn)臺(tái)。20世紀(jì)80年代發(fā)展更快，先后研制成功了一系列研制用飛行模擬器和工程用飛行模擬器，并普及設(shè)計(jì)、制造和使用了各個(gè)機(jī)種的飛行模擬訓(xùn)練器。出此，我國(guó)還是世界上少數(shù)能夠設(shè)計(jì)和建造空中飛行模擬器的國(guó)家之一，所以可堪稱為“飛行模擬器大國(guó)”。1南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22機(jī)械結(jié)構(gòu)與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)該液壓飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)由升降系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成，可以通過(guò)升降系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)上工作平臺(tái)的傾斜角度、通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)上工作平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到模擬飛機(jī)或?qū)椩诳罩酗w行時(shí)的各種姿態(tài)，而控制系統(tǒng)則用來(lái)控制升降系統(tǒng)中各個(gè)液壓缸上升的高度和傳動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩_(dá)到工作平臺(tái)要求的工作角度和旋轉(zhuǎn)速度。升降系統(tǒng)有液壓式、氣電式、氣壓式、汽液兩用式等，考慮到成本、實(shí)用性、使用舒適度等因素，我們最終選用了技術(shù)比較成熟的液壓系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)有齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、螺紋傳動(dòng)、帶輪傳動(dòng)，考慮到有沖擊則采用帶輪傳動(dòng)，同時(shí)采用離合器從而減少對(duì)電動(dòng)機(jī)的慣性沖擊?？刂葡到y(tǒng)可以是微機(jī)、單片機(jī)、可編程控制器等，考慮到本次設(shè)計(jì)的飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)僅有3個(gè)液壓缸和一個(gè)電動(dòng)機(jī)，控制器需要進(jìn)行的運(yùn)算量不大，而且本系統(tǒng)提供的功能并不復(fù)雜，單片機(jī)MCS-51足以。所以從節(jié)省成本的角度出發(fā)選擇了單片機(jī)控制系統(tǒng)。該液壓飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。2.1升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析升降系統(tǒng)有液壓式、氣電式、汽液兩用式等，考慮到成本、實(shí)用性、使用舒適度等因素，我們最終選用了技術(shù)比較成熟的液壓系統(tǒng)。該升降系統(tǒng)由三個(gè)液壓缸組成。我們所設(shè)計(jì)的液壓飛行模擬轉(zhuǎn)臺(tái)的主要參數(shù)是總高約1500mm，最大行程為400mm，最大載荷為1t。因液壓飛行模擬轉(zhuǎn)臺(tái)載荷較大，位置精度要求較高，故上升速度不宜過(guò)大，最大上升速度應(yīng)控制在50mm/min以內(nèi)。2.1.1液壓缸結(jié)構(gòu)由于液壓缸的外形尺寸較大，需承受的較大的沖擊載荷，所以初步擬定采用了法蘭型液壓缸的結(jié)構(gòu)原型，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)液壓缸的使用特性進(jìn)行調(diào)整其總體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。為了實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的傾斜角度，液壓缸的工作臺(tái)與活塞桿應(yīng)采用轉(zhuǎn)動(dòng)連接副相連。當(dāng)液壓缸工作時(shí)，液壓缸的工作臺(tái)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所以設(shè)計(jì)時(shí)將活塞桿頂部插入球頭，與工作臺(tái)形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。如圖2-3所示。球頭與活塞桿采用緊固螺釘固定。由于光柵尺尺寸較長(zhǎng)，只能將活塞和活塞桿做成中空狀來(lái)放置光柵傳感器。這樣活塞與活塞桿之間不宜采用螺母緊固，方便起見，我們將活塞和活塞桿合為一體，材料同為45號(hào)鋼。工作時(shí)發(fā)光元件與光敏元件隨活塞作同步運(yùn)動(dòng)，光柵尺下端固定在底蓋上不動(dòng)，光源與光柵尺的相對(duì)位移量通過(guò)讀數(shù)頭轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4圖2-2液壓缸總體結(jié)構(gòu)