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三軸雷達仿真轉臺機械結構設計

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更新時間：2014-08-07
發布人： 2303143778

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三軸雷達仿真轉臺機械結構設計
立題的目的和意義
本轉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目標時的現場實際運動情況。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臺的總體設計,對三軸雷達仿真轉臺機械結構的詳細設計：對內中外三環的轉矩的計算與三軸各軸電機的轉矩校核，根據本次設計的相關技術要求對本轉臺的誤差分析。

第2章三軸雷達仿真轉臺總體設計

2.1 轉臺技術要求
轉臺總體設計是轉臺設計中的關鍵環節，它對轉臺所能達到的技術性能和經濟性起著決定性的作用。本次設計所要達到的技術要求如下：
1．負載尺寸：
2．負載重量：150kg
3．轉角范圍：內環±90°，中、外環±45°
4．最大角速度：內環300°/s、中環180°/s、外環160°/s
5．最小角速度：內環0.003°/s、中環0.003°/s、外環0.003°/s
6．最大角加速度：內環500°/s2、中環180°/s2、外環180°/s2
7．三軸轉角精度：0.003°
8．三軸相交度：0.5mm
9．視場角：±45°
10．雙十頻響指標：內環4Hz，中、外環3Hz
2.2 總體設計流程
根據機械設計總體設計的一般規律及三軸仿真轉臺的特點，三軸雷達仿真轉臺總體設計流程如圖2.1：

圖2.1 轉臺總體設計流程圖
2.3 轉臺類型的確定
三軸仿真轉臺根據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。立式轉臺外環是方位軸系，內環是滾動軸系；臥式轉臺與立式轉臺相反，外環是滾動軸系，內環是方位軸系。根據本次轉臺設計的技術指標，內環轉角范圍為±90°，而中、外環轉角范圍為±45°，所以內環應為滾動軸系。因此我們選用立式轉臺。
根據驅動裝置的不同，轉臺又可分為液壓驅動轉臺、電動轉臺和電液混合驅動轉臺。液壓驅動自身存在線性度差、轉角小、低速性能差、維護復雜等許多缺點。而本設計要求的轉速范圍為：內環0.003°/s～300°/s、中環0.003°/s～180°/s、外環0.003°/s～160°/s。顯然，低速性能要求較高，液壓驅動不能滿足要求，所以我們選擇電力驅動。
綜上，我們選用立式電動轉臺。
2.4 轉臺運動功能設計
2.4.1 工作原理
三軸雷達仿真轉臺的三個軸都由電機直接驅動，通過改變電機電流來改變各軸的轉速，通過一個峰值電流來實現電機的最大加速度。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，從而使轉臺上的負載能夠跟蹤信號的運動。
2.4.2 運動功能方案
轉臺運動功能圖如圖2.2所示，內環、中環和外環均由電機驅動，外環實現方位運動、中環實現俯仰運動、內環實現滾轉運動。

圖2.2 轉臺運動功能圖
2.5 轉臺總體布局設計
根據技術指標，考慮到負載尺寸較大，為了盡可能降低轉臺慣量，提高轉臺的響應速度，我們將內環軸設計為中空，負載直接安裝在內環軸的中空部位。在盡可能減小轉臺中環慣量的同時，為了保證中環剛度，我們將中環框架設計為與內環（滾動軸）同心的圓筒結構，這種結構具有結構剛度高、工藝性好等優點，且能實現盡量小的轉動慣量。由于本轉臺整體結構較大，同時為了保證中環框架的正確安裝，我們將外環框架設計為分體式薄壁箱結構，這一結構可以在達到最小質量的情況下實現最大的結構剛度。綜上所述，本轉臺的總體結構我們采用立式O-O-U結構形式。其總體布局如圖2.3所示

圖2.3 三軸雷達仿真轉臺總體布局圖
2.6 轉臺主要參數設計
本轉臺負載安裝于內環軸孔中，負載尺寸為，所以內環軸徑由負載尺寸決定也為。內環軸壁厚尺寸，考慮其剛度，結合經驗暫定為23mm，由于轉臺設計的特殊性，其它結構尺寸均與前一步結構設計的結果直接相關，所以暫無法確定。
2.7 本章小結
在本章設計中，根據此次設計的技術要求，完成了本設計的總體設計流程，確定了轉臺的類型為O-O-U型；根據轉臺的運動原理，設計出它的運動功能方案，三軸均為直接驅動；根據技術指標，考慮轉臺的負載尺寸，確定負載過渡盤厚度為23mm，設計轉臺的總體布局為立式。 ...

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