基于串并混联机构的风洞试验支撑调整装置分析与设计

作     者：吴小东 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊烽

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080103[工学-流体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：风洞试验 串并混联机构 刚度分析 模态分析 误差分析 

摘      要：风洞试验是飞行器研发过程中的重要环节,为了全面地了解飞行器的气动特性,在风洞试验中需要多次调整飞行器模型的位置和姿态。传统的手动调整方式存在精度不足和效率低下等缺点,因此,能实现自动化控制的多自由度风洞试验支撑调整装置就显得尤为重要。为了满足某一类风洞试验的特定需求,论文将串并混联机构应用于风洞试验支撑调整装置中,对其展开了设计和分析。针对支撑调整装置的性能需求,提出了基于六自由度PP+(4-SPS/PS)串并混联机构的装置总体方案,采用理论推导的方法对所设计的机构进行了反向运动学分析和受力分析。根据总体方案完成了支撑调整装置的结构设计。采用理论推导和软件仿真相结合的方法对所设计的支撑调整装置进行了运动性能分析、刚度性能分析、屈曲分析和模态分析,结果表明装置的各项性能满足设计要求。针对支撑调整装置的定位误差要求,对所设计的装置进行了误差分析:采用全微分理论建立了几何误差模型,进行了基于几何误差模型的误差敏感度分析,根据敏感度分析结果对装置进行了误差分配,并通过制造可行性分析和仿真分析论证了误差分配结果的合理性。论文以风洞试验支撑调整装置为研究对象,采用理论推导、三维建模和数字仿真相结合的方式,进行了一系列的设计与分析工作,得到了满足设计要求的支撑调整装置虚拟样机模型。