三軸雷達仿真轉(zhuǎn)臺機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
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立題的目的和意義
本轉(zhuǎn)臺主要用于測試機載雷達跟蹤目標的靈敏性,模擬雷達在跟蹤動態(tài)目標時的現(xiàn)場實際運動情況。它在機載雷達的研制和實驗室測試方面具有不可替代的作用。
1.4 本文主要工作
本論文主要將完成對三軸雷達仿真轉(zhuǎn)臺的總體設(shè)計,對三軸雷達仿真轉(zhuǎn)臺機械結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計：對內(nèi)中外三環(huán)的轉(zhuǎn)矩的計算與三軸各軸電機的轉(zhuǎn)矩校核，根據(jù)本次設(shè)計的相關(guān)技術(shù)要求對本轉(zhuǎn)臺的誤差分析。
第2章三軸雷達仿真轉(zhuǎn)臺總體設(shè)計
2.1 轉(zhuǎn)臺技術(shù)要求
轉(zhuǎn)臺總體設(shè)計是轉(zhuǎn)臺設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它對轉(zhuǎn)臺所能達到的技術(shù)性能和經(jīng)濟性起著決定性的作用。本次設(shè)計所要達到的技術(shù)要求如下：
1．負載尺寸：
2．負載重量：150kg
3．轉(zhuǎn)角范圍：內(nèi)環(huán)±90°，中、外環(huán)±45°
4．最大角速度：內(nèi)環(huán)300°/s、中環(huán)180°/s、外環(huán)160°/s
5．最小角速度：內(nèi)環(huán)0.003°/s、中環(huán)0.003°/s、外環(huán)0.003°/s
6．最大角加速度：內(nèi)環(huán)500°/s2、中環(huán)180°/s2、外環(huán)180°/s2
7．三軸轉(zhuǎn)角精度：0.003°
8．三軸相交度：0.5mm
9．視場角：±45°
10．雙十頻響指標：內(nèi)環(huán)4Hz，中、外環(huán)3Hz
2.2 總體設(shè)計流程
根據(jù)機械設(shè)計總體設(shè)計的一般規(guī)律及三軸仿真轉(zhuǎn)臺的特點，三軸雷達仿真轉(zhuǎn)臺總體設(shè)計流程如圖2.1：
圖2.1 轉(zhuǎn)臺總體設(shè)計流程圖
2.3 轉(zhuǎn)臺類型的確定
三軸仿真轉(zhuǎn)臺根據(jù)其方位軸系和滾動軸系所在位置的不同，分為立式和臥式兩種類型。立式轉(zhuǎn)臺外環(huán)是方位軸系，內(nèi)環(huán)是滾動軸系；臥式轉(zhuǎn)臺與立式轉(zhuǎn)臺相反，外環(huán)是滾動軸系，內(nèi)環(huán)是方位軸系。根據(jù)本次轉(zhuǎn)臺設(shè)計的技術(shù)指標，內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)角范圍為±90°，而中、外環(huán)轉(zhuǎn)角范圍為±45°，所以內(nèi)環(huán)應(yīng)為滾動軸系。因此我們選用立式轉(zhuǎn)臺。
根據(jù)驅(qū)動裝置的不同，轉(zhuǎn)臺又可分為液壓驅(qū)動轉(zhuǎn)臺、電動轉(zhuǎn)臺和電液混合驅(qū)動轉(zhuǎn)臺。液壓驅(qū)動自身存在線性度差、轉(zhuǎn)角小、低速性能差、維護復(fù)雜等許多缺點。而本設(shè)計要求的轉(zhuǎn)速范圍為：內(nèi)環(huán)0.003°/s～300°/s、中環(huán)0.003°/s～180°/s、外環(huán)0.003°/s～160°/s。顯然，低速性能要求較高，液壓驅(qū)動不能滿足要求，所以我們選擇電力驅(qū)動。
綜上，我們選用立式電動轉(zhuǎn)臺。
2.4 轉(zhuǎn)臺運動功能設(shè)計
2.4.1 工作原理
三軸雷達仿真轉(zhuǎn)臺的三個軸都由電機直接驅(qū)動，通過改變電機電流來改變各軸的轉(zhuǎn)速，通過一個峰值電流來實現(xiàn)電機的最大加速度。各電機的啟停及通過各電機的電流由接收到的外部信號控制，從而使轉(zhuǎn)臺上的負載能夠跟蹤信號的運動。
2.4.2 運動功能方案
轉(zhuǎn)臺運動功能圖如圖2.2所示，內(nèi)環(huán)、中環(huán)和外環(huán)均由電機驅(qū)動，外環(huán)實現(xiàn)方位運動、中環(huán)實現(xiàn)俯仰運動、內(nèi)環(huán)實現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運動。
圖2.2 轉(zhuǎn)臺運動功能圖
2.5 轉(zhuǎn)臺總體布局設(shè)計
根據(jù)技術(shù)指標，考慮到負載尺寸較大，為了盡可能降低轉(zhuǎn)臺慣量，提高轉(zhuǎn)臺的響應(yīng)速度，我們將內(nèi)環(huán)軸設(shè)計為中空，負載直接安裝在內(nèi)環(huán)軸的中空部位。在盡可能減小轉(zhuǎn)臺中環(huán)慣量的同時，為了保證中環(huán)剛度，我們將中環(huán)框架設(shè)計為與內(nèi)環(huán)（滾動軸）同心的圓筒結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度高、工藝性好等優(yōu)點，且能實現(xiàn)盡量小的轉(zhuǎn)動慣量。由于本轉(zhuǎn)臺整體結(jié)構(gòu)較大，同時為了保證中環(huán)框架的正確安裝，我們將外環(huán)框架設(shè)計為分體式薄壁箱結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)可以在達到最小質(zhì)量的情況下實現(xiàn)最大的結(jié)構(gòu)剛度。綜上所述，本轉(zhuǎn)臺的總體結(jié)構(gòu)我們采用立式O-O-U結(jié)構(gòu)形式。其總體布局如圖2.3所示
圖2.3 三軸雷達仿真轉(zhuǎn)臺總體布局圖
2.6 轉(zhuǎn)臺主要參數(shù)設(shè)計
本轉(zhuǎn)臺負載安裝于內(nèi)環(huán)軸孔中，負載尺寸為 ，所以內(nèi)環(huán)軸徑由負載尺寸決定也為 。內(nèi)環(huán)軸壁厚尺寸，考慮其剛度，結(jié)合經(jīng)驗暫定為23mm，由于轉(zhuǎn)臺設(shè)計的特殊性，其它結(jié)構(gòu)尺寸均與前一步結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果直接相關(guān)，所以暫無法確定。
2.7 本章小結(jié)
在本章設(shè)計中，根據(jù)此次設(shè)計的技術(shù)要求，完成了本設(shè)計的總體設(shè)計流程，確定了轉(zhuǎn)臺的類型為O-O-U型；根據(jù)轉(zhuǎn)臺的運動原理，設(shè)計出它的運動功能方案，三軸均為直接驅(qū)動；根據(jù)技術(shù)指標，考慮轉(zhuǎn)臺的負載尺寸，確定負載過渡盤厚度為23mm，設(shè)計轉(zhuǎn)臺的總體布局為立式。 ...
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