本文關(guān)鍵詞：飛行仿真三軸轉(zhuǎn)臺的靜動力學分析

  更多相關(guān)文章： 三軸轉(zhuǎn)臺 靜力學分析 模態(tài)分析 諧響應分析 動力學耦合

【摘要】：飛行仿真三軸轉(zhuǎn)臺是用于在地面模擬飛行器飛行姿態(tài)的關(guān)鍵設(shè)備，能夠模擬飛行器在飛行時的翻滾、俯仰和旋轉(zhuǎn)運動。仿真轉(zhuǎn)臺的性能好壞將直接影響到模擬結(jié)果準確性和可靠性，對導彈、飛機等飛行器的實際研制工作有具大的影響。因此為研制更高精度、性能更好的飛行器，對仿真轉(zhuǎn)臺的研制要求也在逐步提高。 本文從飛行仿真三軸轉(zhuǎn)臺的靜、動態(tài)性能出發(fā)，按照仿真轉(zhuǎn)臺的設(shè)計要求制定設(shè)計方案。應用有限元分析軟件ANSYS Workbench(AWB)對所設(shè)計的仿真轉(zhuǎn)臺三維模型進行了靜、動力學分析，并對內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)、中環(huán)結(jié)構(gòu)和外環(huán)結(jié)構(gòu)三個軸同時運動時產(chǎn)生的彼此之間的動力學耦合進行了解耦工作，以便能夠設(shè)計出具有更高精度和可靠性的仿真轉(zhuǎn)臺。 本論文主要進行了以下工作： 首先，本文依據(jù)仿真轉(zhuǎn)臺的基本靜態(tài)、動態(tài)特性指標的對仿真轉(zhuǎn)臺的機械臺體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，選擇了仿真轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動方式、負載安裝方式，并通過查閱資料選擇了合適的各軸框架材料，制定了合適的截面方案。同時對仿真轉(zhuǎn)臺內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)、中環(huán)結(jié)構(gòu)和外環(huán)結(jié)構(gòu)的主要力學載荷進行了計算，選擇了仿真轉(zhuǎn)臺的軸承和電機等標準件等，軸承采用SKF公司雙列角接觸球軸承、深溝球軸承和單向推力球軸承，電機采用的是成都精密電機廠的永磁直流力矩電動機。最后選擇選用KUEBLERCHINA庫佰勒5888多圈絕對式光柵編碼器和ADIS16355型MEMS慣性傳感器作為仿真轉(zhuǎn)臺在工作過程中的速度、加速度與位置的檢測元器件。 其次，，建立了仿真轉(zhuǎn)臺的有限元模型，對仿真轉(zhuǎn)臺的內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)、中環(huán)結(jié)構(gòu)同時處于水平位置、同時處于豎直位置以及在任意位置時分別進行了靜力學分析，得到內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)、中環(huán)結(jié)構(gòu)處于不同位置時各軸框架的變形云圖。得知仿真轉(zhuǎn)臺在靜力條件下的變形較大處主要發(fā)生在外框結(jié)構(gòu)U型框架的拐角處。 再次，為獲得仿真轉(zhuǎn)臺的動態(tài)特性，對仿真轉(zhuǎn)臺進行了模態(tài)分析和諧響應分析。其中對仿真轉(zhuǎn)臺的模態(tài)分析的過程，除了對仿真轉(zhuǎn)臺整體模型進行了模態(tài)分析外，對內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)、中環(huán)結(jié)構(gòu)和外環(huán)結(jié)構(gòu)分別單獨進行了模態(tài)分析。得到了仿真轉(zhuǎn)臺幾種情況下的一至六階模態(tài)頻率、模態(tài)振形和諧響應頻率。 最后，為了獲得較為方便的控制方案，建立了仿真轉(zhuǎn)臺三個軸結(jié)構(gòu)的數(shù)學模型，應用解耦定理對仿真轉(zhuǎn)臺的數(shù)學模型進行了解耦設(shè)計。得到了仿真轉(zhuǎn)臺的狀態(tài)方程，經(jīng)MATLAB驗證其是完全解耦的。
【關(guān)鍵詞】：三軸轉(zhuǎn)臺 靜力學分析 模態(tài)分析 諧響應分析 動力學耦合
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V211
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 三軸轉(zhuǎn)臺的背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外仿真轉(zhuǎn)臺的發(fā)展概況11-16
• 1.2.1 仿真轉(zhuǎn)臺的國外發(fā)展概況11-15
• 1.2.2 仿真轉(zhuǎn)臺的國內(nèi)發(fā)展概況15-16
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容16-19
• 第2章 三軸轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計19-33
• 2.1 飛行仿真三軸轉(zhuǎn)臺的技術(shù)指標19-20
• 2.2 仿真轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計20-24
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)形式20-22
• 2.2.2 仿真轉(zhuǎn)臺材料的選擇22-23
• 2.2.3 驅(qū)動方式23-24
• 2.2.4 仿真轉(zhuǎn)臺目標負載的安裝方式24
• 2.3 仿真轉(zhuǎn)臺軸承的選型24-26
• 2.4 轉(zhuǎn)臺主要計算載荷及驅(qū)動電機計算26-30
• 2.4.1 內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)的計算載荷及驅(qū)動電機的選擇26-27
• 2.4.2 中環(huán)結(jié)構(gòu)的計算載荷及驅(qū)動電機的選擇27-28
• 2.4.3 外環(huán)構(gòu)的計算載荷及驅(qū)動電機的選擇28-30
• 2.5 測量與檢測裝置30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第3章 靜力學仿真分析33-43
• 3.1 機械結(jié)構(gòu)靜力學分析基礎(chǔ)33-34
• 3.2 飛行仿真三軸轉(zhuǎn)臺有限元建模34-37
• 3.2.1 整機模型簡化34-35
• 3.2.2 仿真轉(zhuǎn)臺的材料屬性設(shè)定35
• 3.2.3 結(jié)合面處理35-36
• 3.2.4 飛行仿真三軸轉(zhuǎn)臺的網(wǎng)格劃分36-37
• 3.2.5 約束與載荷添加37
• 3.3 飛行仿真三軸轉(zhuǎn)臺靜力學分析37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-43
• 第4章 結(jié)構(gòu)動力學分析43-55
• 4.1 機械結(jié)構(gòu)動力學分析基礎(chǔ)43
• 4.2 仿真轉(zhuǎn)臺的模態(tài)分析43-53
• 4.2.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)43-44
• 4.2.2 仿真轉(zhuǎn)臺的模態(tài)分析44-53
• 4.3 仿真轉(zhuǎn)臺的諧響應分析53-54
• 4.3.1 諧響應分析基礎(chǔ)53
• 4.3.2 仿真轉(zhuǎn)臺的諧響應分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 動力學解耦設(shè)計55-69
• 5.1 仿真轉(zhuǎn)臺的數(shù)學模型55-62
• 5.1.1 各軸空間相對坐標系的建立55-58
• 5.1.2 仿真轉(zhuǎn)臺的動力學耦合方程58-59
• 5.1.3 仿真轉(zhuǎn)臺的數(shù)學模型59-62
• 5.2 仿真轉(zhuǎn)臺的解耦設(shè)計62-65
• 5.2.1 解耦定理62
• 5.2.2 逆系統(tǒng)方法62-63
• 5.2.3 仿真轉(zhuǎn)臺的解耦設(shè)計63-65
• 5.3 仿真轉(zhuǎn)臺的解耦驗證65-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻71-76
• 在學期間獲得的成果和參與項目76-77
• 致謝77

【參考文獻】

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本文編號：1052628