用于教學水洞的兩自由度轉(zhuǎn)動機構(gòu)設(shè)計【13張CAD圖紙+PDF圖】
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機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學 生 姓 名： 陳森海 學號： 100007103
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
設(shè)計（論文）題目： 用于教學水洞的兩自由度轉(zhuǎn)動機構(gòu)總體設(shè)計
指 導 老 師： 李鷺揚
2014年 4 月 1 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
1、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
1.1研究的意義
在實驗流體力學領(lǐng)域內(nèi)，風洞測試和水洞測試是實驗的兩種主要形式。水洞是一種水動力學實驗和研究設(shè)備，其中有導引良好的，可控制的水流。在水洞中實驗物體是靜止的（或是轉(zhuǎn)動的，例如船舶螺旋槳），水是流動的。就水洞的布置與運轉(zhuǎn)而言，它與亞聲速風洞類似，只是實驗介質(zhì)不同對于水洞的應(yīng)用來講，其研究的現(xiàn)象與亞聲速風洞的研究現(xiàn)象類似，比如流動與實驗物體之間的作用力，邊界層現(xiàn)象和湍流。水洞作為流態(tài)顯示的一種設(shè)備己日益受到航空!航天界的注視,早在1883年雷諾就曾在水管中進行了層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯牧鲬B(tài)顯示實驗,迄今己經(jīng)發(fā)展和完善了許多種類流態(tài)顯示設(shè)備和技術(shù)"因研究對象的不同,水洞作為一種水動力學實驗和研究設(shè)備,因水流可以進行有效控制,利用水洞可以較好的顯示流場的流動,由于在水洞中水流可以以較低的流速穩(wěn)定運行,低雷諾(Reynolds)數(shù)試驗在水洞中也相對較容易實現(xiàn),利用水洞能方便地得到前緣渦的產(chǎn)生與破碎!細長體大攻角氣動力不對稱性與其渦系的關(guān)系!噴流和邊界層結(jié)構(gòu)以及尾流等現(xiàn)象"水洞良好的流場品質(zhì)和方便的實時控制對湍流邊界層試驗有很重要意義"此外，水洞還可以用來研究水動力學中特有的現(xiàn)象，特別是空化，水彈性現(xiàn)象和自由面現(xiàn)象。
綜上所述，無論是商業(yè)上的應(yīng)用還是軍事上的應(yīng)用,水洞的建立對于水力學的研究具有很高的價值.
1.2研究現(xiàn)狀
實驗水洞的前驅(qū)可以追溯到 1895 年帕森斯建造的第一個空化實驗水洞,其又在 1910 于英國沃爾森德（Wallsend）[1]建造了一座大型水洞，其用途為研究空化狀態(tài)下的螺旋槳實驗。在歐洲，直至第二次世界大戰(zhàn)這一段期間還曾建造了其他幾個研究螺旋槳的水洞。當時在帕森斯水洞基礎(chǔ)上已有不少改善和改進，但新水洞的基本原理還是相同的。1938年投入運行的荷蘭船舶模型池[8]的直徑91.4厘米（36 英寸）大型水洞即為一例。在同一時期，對空化現(xiàn)象的普遍關(guān)心，促使開展文透里計與其他受約束的管道實驗，設(shè)置轉(zhuǎn)為單個水翼剖面實驗的循環(huán)系統(tǒng)，以及為水泵和水輪機研究用的變壓循環(huán)系統(tǒng)。這些研究工作的進展大部分在歐洲。在美國，1934 年加州理工學院水力機械實驗室為研究水泵建制了水流循環(huán)系統(tǒng)。這些循環(huán)系統(tǒng)所具有的特性和測試設(shè)備均體現(xiàn)在以后的水洞中。第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)時問題的迫切需要，加速發(fā)展了可供各種物體和部件進行實驗的通用水洞。在美國，第一個這種水洞是柯乃普等人和戴利介紹的加州理工學院1942 年建置并在 1947 年重建改善的高速水洞。這一裝置是現(xiàn)代化設(shè)備的前驅(qū)，它具有專門控制設(shè)備和比以前更高精度，更多樣化的量測附屬設(shè)備。它對以后的水洞具有廣泛的影響。其基本特性包括下列各部分
1工作段 可以安裝模型并進行觀察；
2水流循環(huán)系統(tǒng) 基本上包括水泵和管路，用以保持水流通過工作段；
3空氣重溶系統(tǒng) 當工作段發(fā)生空化時重溶可能從水中釋放出來的任何摻入的氣泡；
4含氣量控制系統(tǒng) 使水流重溶解空氣量保持為任何需要的常量；
5控制系統(tǒng) 用以調(diào)節(jié)工作段的壓力，流速和溫度，并使之保持在任一組規(guī)定數(shù)值；
6天平 用它可將模型放置在不同位置，并可量測作用在模型上的動水作用力。
此水洞的基本特色，均已體現(xiàn)在一些最重要的現(xiàn)代化水洞中。
為了避免進入擴散段的水流過早出現(xiàn)空化現(xiàn)象，促使了另一個水洞型式，即自由射流水洞，如早期在哥廷根建成的水平射流二維水洞，以及在圣安東尼瀑布實驗室興建的自由射流垂直式的圓斷面水洞。除此之外，還有自由面水洞，它是研究物體稍微潛水或插入自由面的一種設(shè)備。水下導彈，水翼，水柱和某些類型的水工建筑物均為實例。顧名思義，這種水洞的唯一特征是其自由面工作斷有改變水面以上空氣壓力的設(shè)施。加州理工學院自由面水洞就是一個實例。在日本,1993年10月,日本運輸省船舶技術(shù)研究所由三井造船施工建成了世界首座“變動風水洞”設(shè)施,該實驗驗設(shè)施在回流型風洞的測量部下有寬3m,深l.5m、長15m的水池,舟公舶和海洋結(jié)構(gòu)物模型可在水池中進行實驗,將蓋盜:在水池上面,也可單獨作為風洞使用。它的最大特點是,水池中能發(fā)生風、波、潮流,可以在風、波、潮流中進行實驗。
國內(nèi)發(fā)展情況：國內(nèi)在水洞實驗這方面的研究雖然不如國外先進，但是也建立了一批水洞設(shè)施，比較著名的是中國船舶重工集團公司第七 0 二所的水洞實驗室。還有很多位于大學內(nèi)的水洞實驗室。比如 1983 年西安工業(yè)大學由黃景泉教授帶頭建造的用于科研和教學的水洞實驗室，再比如上海交通大學的重力式空泡水洞、徐匯校區(qū)的國內(nèi)最早（1958）的封閉循環(huán)式水洞以及哈爾濱工程大學的重力式低噪聲水洞，其基本設(shè)計方法都借鑒了國外的水洞設(shè)計經(jīng)驗。"很多專家和學者也根據(jù)相似性原理,利用水洞進行了大量的模型實驗,如李福新等通過高速水洞對回轉(zhuǎn)體空化噪聲聲功率譜的譜特性進行了分析,驗證了回轉(zhuǎn)體流噪聲相似律理論【16】,并在該基礎(chǔ)上對回轉(zhuǎn)體頭體模型的空化噪聲特性進一步深入研究【17】虞心田等用氫氣泡顯示流場,在重力式循環(huán)水洞中進行了振動二元機翼流動的研究,得出機械激勵對大攻角失速分離流動的控制作用【18】
關(guān)于水洞部件的研究，收縮段是水洞的重要部件，它的主要作用是提高實驗段的流動品質(zhì)，即改善流場的均勻性，穩(wěn)定性及降低湍流度。在實際水洞中，既有軸對稱的圓截面收縮段，又有矩形截面的收縮段。在三元收縮段中，流動在橫向發(fā)生變化，壁面的順壓梯度隨著橫向位置不同而改變，收縮段的出口流動均勻性的情況也與軸對稱收縮段不同。
參考文獻
[1]鄒繼明、楊世彥、程樹康、郝燕玲,兩自由度電機速度雅可比矩陣,微電機,2003.3
[2] 曹茹. solidworks 2009三維設(shè)計及應(yīng)用教程（第2版）[M]，北京：機械工業(yè)出版社,2009,9.26-49.
[3] 李幼涵. 伺服運動控制系統(tǒng)的機構(gòu)及應(yīng)用[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2006,8.72-89.
[4] 宋愛平，尤飛，褚輝生. CAD/CAM技術(shù)綜合實訓指導書. 北京：機械工業(yè)出版社，2006. 1
[5] 何克敏,屠興. 低湍流度風洞及其設(shè)計[J].氣動實驗與測量控制,1988,2(2):9216.
[6] 紀明剛，陳國定，吳立言，等. 機械設(shè)計（第八版），北京：高等教育出版社，2006.5
[7]譚建成,電機控制專用集成電路,機械工業(yè)出版社,1997
[8] Cunningham H J, Batina J T, Bennett R M, “Modern Wing Flutter
Analysis by Computational Fluid Dynamics Methods,” Journal of
Aircraft,Vol,25,1988,pp.962-968
[9] 成大先，王德夫，姜勇，等. 機械設(shè)計手冊/常見機械工程材料，北京：化學工業(yè)出版社，2010. 1
[10] 常鵬，汪勁松，李鐵民，等．平面三自由度并聯(lián)機床的分步運動學標定．中國科學. 2009. 01. 65~73
[11] 王波，劉向東，韓強，等．三自由度平面并聯(lián)機構(gòu)位姿分析．電氣技術(shù)與自動化．2010．08．170~175
[12]Van Lammeren, W,P,A: “The Netherlands Ship Model Basin”, TheNetherlands Publicaton,1952
[13] Patanker S V,Spalding D B,“A Calculation Procedure for Heat, Mass
and Momentum Transfer In Three-Dimensional Parabolic Flows,”
International Journal of Heat Mass Transfer
Vol.15,1972,pp.1787-180
[14]Richardson,A,The Evolution of the Parsons Steam Turbine，Enginering,,1911
[15]黃繼湯,田立青,李玉柱.國內(nèi)外現(xiàn)有水洞綜述.空泡學術(shù)討論會論文集.中國造船學會,1982
[16]李福新,鄧飛,鮑鵬,張宇文.回轉(zhuǎn)體頭部空化噪聲特性的實驗研究.流體力學實驗與測量,第16卷第2期,2002(6)
[17]張志良,沈為群,劉旺開.位置測控系統(tǒng)在水洞中的應(yīng)用.軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2008(l)
[18] 趙建國，李兵．一種新型三自由度平面并聯(lián)機構(gòu)的運動學研究．機械工程師．2008．1．5~7
[19]李福新,石秀華,張宇文,施促慶.回轉(zhuǎn)體流噪聲相似律的實驗研究流體力學實驗與測量,第13卷第4期,1999(12)
[20] 陳航.三自由度并聯(lián)機構(gòu)正解及試驗平臺控制方法研究[M]. 武漢：華中科技大學，2005
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
2、本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
為了測量水流的大小和測力情況。需設(shè)計一個兩自由度的機構(gòu)。由于多自由度電機自身的特點,各自由度之間除了存在電磁耦合之外還存在著十分復雜的力學耦合關(guān)系,這是多自由度電機難以控制的重要原因之一,因此必須根據(jù)電機的具體結(jié)構(gòu),建立準確的力學模型,深入分析各自由度之間的耦合關(guān)系,研究力學解藕控制策略,以提高電機的動靜態(tài)性能及穩(wěn)定性。這里所設(shè)計的兩自由度步進電機由于具有兩套相對獨立的定轉(zhuǎn)子,因此從控制角度看可以看作兩個獨立的兩相混合式步進電機,它符合一般兩相混合式步進電機的控制規(guī)律。因此其驅(qū)動電源的設(shè)計顯得相對簡單一些,可以直接采用兩個兩相步進電機的驅(qū)動電源分別驅(qū)動兩套相對獨立的系統(tǒng),通過二者的運動合成來實現(xiàn)兩個自由度的運動。同時還要求機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊,質(zhì)量較小.
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指導教師意見：
1、對“文獻綜述”的評語：
2、對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果
的預測：
指導老師：
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所在專業(yè)審查意見：
負責人：
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