一種5自由度風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭纹脚_的建模與仿真研究.pdf

1、風(fēng)洞試驗(yàn)是研制新型飛行器必不可少的重要環(huán)節(jié)。每一種新型飛行器的研制都需要在風(fēng)洞中進(jìn)行大量的試驗(yàn)，飛行器進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)離不開模型支撐系統(tǒng)，而支撐系統(tǒng)是提高試驗(yàn)結(jié)果可信度的關(guān)鍵。簡單的風(fēng)洞模擬試驗(yàn)只能滿足一般性能要求的飛行器進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，但對于具有高性能要求的飛行器，其已無法滿足試驗(yàn)需求，原因是對具有高性能要求的飛行器來說，不僅要在試驗(yàn)臺導(dǎo)引下做復(fù)雜的運(yùn)動，而且能夠在各種制約條件下實(shí)現(xiàn)合理的構(gòu)型選擇。傳統(tǒng)的風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭窝b置通常采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)

2、，其機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)量取決于相應(yīng)的移動軸與旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)量。目前這類風(fēng)洞試驗(yàn)裝置的大部分僅限于實(shí)現(xiàn)最多不超過3自由度的運(yùn)動?？紤]到自由度相同的情況下，與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比較而言，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力強(qiáng)、影響速度快、運(yùn)動慣量小、精度高等優(yōu)點(diǎn)。因此為了克服串聯(lián)型支撐平臺自身的不足，并且充分利用并聯(lián)型支撐平臺自身的優(yōu)點(diǎn)，以及能使物體繞虛擬中心轉(zhuǎn)動的要求，本文提出了一種5自由度風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭纹脚_，此平臺不僅能夠?qū)б矬w繞虛擬中心做三維定點(diǎn)

3、轉(zhuǎn)動，而且集串聯(lián)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)于一身。本文從對其構(gòu)型的確定展開，對模型支撐平臺的運(yùn)動學(xué)正反解、雅克比矩陣、工作空間、考慮構(gòu)件柔性等幾方面進(jìn)行了分析和仿真，為其速度、加速度、動力學(xué)分析以及其樣機(jī)的確定提供了理論依據(jù)。
　　本文首先以試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮陲L(fēng)洞試驗(yàn)中所需的支撐裝置作為切入點(diǎn)，分別對國內(nèi)和國外最具有代表性的混聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析說明。接著，基于對串聯(lián)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)取其精華，去其糟粕的理念，確定了模型支撐平臺的構(gòu)型，并對其運(yùn)行原理進(jìn)

4、行了分析;依據(jù)模型支撐平臺的布局特點(diǎn)，基于閉環(huán)矢量法建立模型支撐平臺各支鏈的約束方程，對模型支撐平臺進(jìn)行位置分析;按照所建立的約束方程，借助于直接求導(dǎo)法和微分變換法求解模型支撐平臺的雅克比矩陣;根據(jù)支撐平臺各支鏈的約束條件，以MATLAB軟件為輔助工具，采用極限邊界搜索法，繪制出支撐平臺的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對工作空間影響的圖譜。最后，考慮到輕質(zhì)、細(xì)長桿件在高速、重載的工作條件下高速運(yùn)動時表現(xiàn)出剛性機(jī)構(gòu)所沒有的柔性性能，此柔性性能可能會引起桿件