移测机构零件初步设计

祖树明

1.移测装置机架设计

风洞移测机架用于安装一字排架、轴向探测管等流校装置，通过安装在其前端的各种测量仪器对流场参数进行测量，从而了解风洞各项性能参数。移测机构是承载一字排架重力，气动载荷以及滚转运动机构自重的主要装置。同时由于移测装置自身具有較大的重量，因此，在使用过程中强度、刚度必须满足移测机构本体的具体设计指标和要求如下：

（1）、移测机构轴线距离试验段各壁板均为：；

（2）、移测机构在自身重量和气动载荷作用下的变形量要求为：纵向弯曲变形量不大于1mm；扭曲变形量不大于1′；

（3）、移测机构最大堵塞度要求：位于试验段内的移测机构的堵塞堵不大于1%；

（4）、移测机构迎风面应做整流处理；

（5）、移测机构具有足够大的强度和刚度，流场稳定时最大振幅不得大于2.0mm，能经受住风洞实验时的冲击载荷；

（6）、移测装置的运动平稳，不得出现卡阻现象，工作稳定可靠；

（7）、总温信号线，总压探头管线，轴探管管线，热探头信号线从移测装置内部穿过，设计应充分考虑走线空间；

2.材料选择

首先，通过对不同本体结构方案的强度、刚度计算，完成了移测装置本体结构方案的选择。为满足小堵塞度的要求：移测装置本体是一个大跨度的薄板结构，为满足其小变形、高强度、高刚度的要求：我们选择比计算时强度高的材料进行加工制造；由于风洞试验对结构件要求变形量的小、强度、刚度高的特点，主体机构材料采用综合性能较优的优质碳素结构钢；含碳量低的结构钢强度、刚度不够，加工精度不高；含碳量高的结构钢热处理后，加工困难，热处理应力较大，对使用过程中释放变形，不易控制。45号优质碳素结构钢综合上述的优缺点。因此选择45号优质碳素结构钢作为机架材料。

2.1机架结构连接方案

2.1.1焊接结构

一字排旋转机构与支架焊接，支架与轨道板焊接，拆卸时拆轨道连接螺栓，移测机构整体由小车移出。

优点有以下几点：

a）制造成本较低；

b）制造工期短；

缺点：

a）焊接变形，应力较大；退火消除应力时对主体结构强度影响较大；

b）装拆工作量大，拆卸各滑块螺栓；

c）机架强度、刚度差；

2.2.2成型结构，螺栓连接。

一字排旋转机构与支架螺栓连接；支架与轨道板螺栓连接，拆卸时拆机架与轨道板连接螺栓，

优点：

a）机架成型后强度和刚度增加；

b）拆卸工作量较小，只拆滑块固定板与支架连接螺栓，组装方便；

c）可单拆卸一字排旋转机构；

d）变形应力较小，通过调质处理后，应力消除并提高加工性能。

缺点：

a）制造成本较高；

b）制造工期较长。

根据以上两种结构比较：在时间和经费满足的条件下，成型结构更能满足移测装置的技术要求。零件如图

2.2.3直线套轨选择

由于移测装置过于庞大，需要在承重导轨上另行安装抱死装置，经计算需要克服的风阻力是

F=**0.01=23040N，

S：为横截面积的1% Pa：风压强

在左右两侧都会安装抱闸装置，因此选取夹紧力16000N的液压型的抱紧装置，与之对应的导轨采用THK系列 SHS 65C直线导轨，直线导轨的尺寸如下：

2.2.4常闭型液压抱闸原理及尺

液压型的导轨抱闸，两边各有一个小型的活塞油缸，我们选用常闭型的抱闸，在未通电的情况下借助内部弹簧的力使抱闸一直处于夹紧状态；当通电时，电磁阀打开，小型液压活塞油缸克服弹簧力，抱闸打开，解除夹紧。

2.2.5直线轨道底座

直线轨道底座是固定轨道的零部件，它包括轨道固定板，轨道左右微调装置，上下调节装置。轨道固定板材料选择45优质碳素机构钢，调质处理（HRC28-32）长度与轨道短2mm，便于调节轨道的高度；微调装置采用丝杆螺母调节。

2.2.6直线滑块固定板

直线滑块固定板作用是：一面与移测支架连接另一面固定四个滑块并安装直线电机次级绕组。移测装置不用时，移出风洞区需从这里拆开。因此该零件应具有较高的强度和耐磨性，选择45优质碳素机构钢，调质处理（HRC38-42）；因重复拆卸，销孔镶套。

2.2.7支架成型及加工

支架是移测装置结构的重要零件，它要承受被测零件的重量、测量装置的重量，轴向风压及自身总量。要满足纵向弯曲变形量不大于1mm；扭曲变形量不大于1′；风堵塞度大于1%；稳定流场支架振幅不超过2mm；移测装置的运动平稳，不得出现卡阻现象；移测装置设计紧凑，在风洞中易于拆卸等要求。支架的设计与加工工艺显得特别重要，除支架设计图的详细技术要求及尺寸精度和形位公差外，还必须对加工工艺提出更高的要求：

a）支架成型后整体调质处理：HRC35-40；

b）调质后自然时效2-3月；或更长；

c）安装平面：支架与滑块固定板；支架与转动安装面。上加工中心一次加工；

d）安装时必须设计微调装置，保证安装面自然贴合，杜绝一切造成支架变形的任何因素；

e）安装调试好后，对于不需拆卸的零部件应锁紧加固，并设计防松动装置；

f）拆卸的零件必须用销子定位，销孔镶套，销与孔滑配合，保证手能压入。两端用开口销固定。拆装时销变紧，必须检查支架是否变形或装的位置不对，必须使用微调装置，将两面贴合孔对准，用手将销压人，切忌在位置不对时用鎯头将销硬敲入。