针对大尺寸风洞试验中模型支撑机构的关键运动机构设计难点,从工程实用的角度出发,提出了一种基于圆弧运动的新型直线驱动传动模式。该模式实现了有限范围转动的直线驱动功能,并克服了以往运用大尺寸高精度的蜗轮副制造成本高、安装调试难度大等问题。为验证该模式运行的有效性,从机构动力学、机构运动学、控制特性、刚度和强度等方面对其进行了全方位分析。目前,该俯仰运动传动机构的设计已应用于某大型风洞的模型机构上,最大俯仰角位移范围达到了45°,圆弧运动半径达到2800 mm,整体机构造价较低,易于维护。

针对某高超声速风洞攻角机构,分析其特殊结构特点和运动学规律,对其参数辨识和控制方法进行了研究。首先,对攻角机构进行运动学建模,讨论了俯仰和偏航自由度的非线性运动学模型;针对俯仰和偏航自由度传动链误差因素多的特点,采用激光跟踪仪进行检测,并结合非线性最小二乘方法对其运动学模型中的参数进行了精确拟合。试验结果表明,参数辨识结果满足机构精确定位要求,定位精度优于1'的精度指标。针对俯仰和偏航机构非线性传动的特点和风洞试验对机构速度准确控制的需求,在参数辨识的基础上,采用虚轴、电子凸轮和电子齿轮技术,实现了对俯仰和偏航自由度速度的精确控制,速度控制精度优于0.5(°)/s的精度指标。