畢業(yè)設(shè)計(jì)---智能掃描機(jī)械臺(tái)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　三軸雷達(dá)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的一種，本次設(shè)計(jì)的三軸雷達(dá)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)主要用于某型機(jī)載雷達(dá)的測(cè)試。轉(zhuǎn)臺(tái)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到仿真和測(cè)試試驗(yàn)的可靠性，是保證某型機(jī)載雷達(dá)的精度和性能的基礎(chǔ)。本文針對(duì)三軸雷達(dá)仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的討論，并進(jìn)行了理論論證及必要的計(jì)算，同時(shí)對(duì)本轉(zhuǎn)臺(tái)中使用到的測(cè)量元件及聯(lián)軸器等其他原件的結(jié)構(gòu)及原理作了簡(jiǎn)

2、單的介紹，設(shè)計(jì)中采用鑄鋁合金作為臺(tái)體的材料，實(shí)現(xiàn)了低轉(zhuǎn)速、高精度的要求，并且減輕了整體的重量，使機(jī)構(gòu)在滿足：轉(zhuǎn)角范圍、速度范圍、最大角加速度等設(shè)計(jì)參數(shù)要求的前提下，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡量?jī)?yōu)化。本設(shè)計(jì)緊緊圍繞著設(shè)計(jì)任務(wù)書中的各項(xiàng)指標(biāo)，從內(nèi)環(huán)開始至外環(huán)一步一步地展開設(shè)計(jì)。本文主要內(nèi)容包括轉(zhuǎn)臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)論證、轉(zhuǎn)臺(tái)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)臺(tái)的誤差分析等。結(jié)合轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，本文重點(diǎn)討論了轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)過(guò)程。</p><p&g

3、t;　　關(guān)鍵詞：三軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)；機(jī)載雷達(dá)；測(cè)量元件；聯(lián)軸器：內(nèi)環(huán)：中環(huán)：外環(huán)。 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Three shafts radar simulation turntable is one type of the three shafts turntable . The three shafts radar

4、simulation turntable in this design is mainly used to test a certain type of airborne radar. The simulation turntable has great influence on the reliability and credence of experimentation,so the precision accuracy of a

5、certain type of airborne radar is based on simulation turntable.This paper discusses detailedly the design of mechanical structure of the three shafts radar simulation turnt</p><p>　　Key words：；Three Axis s

6、imulation turntable；Airborne radar；Measuring element； Coupling；Inner ring；Central；Outer ring</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>

7、;　　遠(yuǎn)古時(shí)代，人類的祖先面對(duì)著充滿神秘色彩的天空，編織出許多美麗、動(dòng)人的神話、傳說(shuō)故事。這些故事經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)代人的流傳，便真有了冒險(xiǎn)者，不惜生命代價(jià)嘗試原始的飛行探險(xiǎn)。</p><p>　　1903年12月17日，萊特兄弟第一架動(dòng)力飛機(jī)的試飛成功，使人類飛行的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。但是人類并沒(méi)有為此而滿足，他們將眼光瞄準(zhǔn)了更遙遠(yuǎn)的宇宙空間。1926年3月16日，美國(guó)人戈達(dá)德制成了世界首枚液體火箭。1957年蘇聯(lián)衛(wèi)星首次進(jìn)入

8、太空。1969年7月20日，阿波羅11號(hào)飛船登月成功。1981年4月12日，世界上第一架航天飛機(jī)哥倫比亞號(hào)發(fā)射。從此人類進(jìn)入了宇宙探險(xiǎn)時(shí)代。最早，飛行器上天之前要用許多實(shí)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，這樣不僅造成許多財(cái)力、物力、和人力的浪費(fèi)，而且有限的實(shí)驗(yàn)所獲得的規(guī)律也不是十分的準(zhǔn)確，其中存在很大的偶然性。隨著人類航天活動(dòng)的越來(lái)越頻繁，對(duì)設(shè)備的可靠性及經(jīng)濟(jì)性的要求也越來(lái)越高。尤其是近幾年來(lái)幾次重大的航天飛行事故促使人們對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行了深刻的反省

9、，開始了仿真測(cè)試設(shè)備的研究，仿真轉(zhuǎn)臺(tái)就是在這樣的背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。二十世紀(jì)七十年代后，計(jì)算機(jī)尤其是數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展為仿真技術(shù)提供了更高的技術(shù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)在仿真轉(zhuǎn)臺(tái)已應(yīng)用到航空、航天設(shè)備的研制和測(cè)試的各個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　1.2 智能掃描機(jī)械臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　1.2.1 智能掃描機(jī)械臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　美國(guó)是

10、世界上最早研制和使用轉(zhuǎn)臺(tái)的國(guó)家，它的第一臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)于1945年誕生于麻省理工學(xué)院。從那時(shí)起直到現(xiàn)在，美國(guó)的轉(zhuǎn)臺(tái)研制和使用，無(wú)論在數(shù)量、種類，還是在精度和自動(dòng)化程度上都居于世界領(lǐng)先水平，代表了當(dāng)今世界轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展水平和方向。此外，英、法、德、俄等國(guó)也投入了大量的人力、財(cái)力進(jìn)行仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的研究。但是以美國(guó)最為典型，下面主要以美國(guó)的轉(zhuǎn)臺(tái)研究和發(fā)展為例進(jìn)行介紹?；仡櫭绹?guó)轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展過(guò)程，大體可以分為以下幾個(gè)階段：</p><p>

11、　　第一階段的主要標(biāo)志：用機(jī)械軸承支撐臺(tái)軸，軸的驅(qū)動(dòng)采用交流力矩電機(jī)。</p><p>　　1945年，美國(guó)麻省理工學(xué)院儀表實(shí)驗(yàn)室研制成功世界上第一臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)，開始了轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展的第一個(gè)階段。此轉(zhuǎn)臺(tái)后來(lái)命名為A型臺(tái)，臺(tái)軸的支撐采用一般的滾珠軸承，軸的驅(qū)動(dòng)直接用交流力矩電機(jī)完成。在A型臺(tái)的基礎(chǔ)上，于1950和1953年又相繼研制出了B型臺(tái)和C型臺(tái)。</p><p>　　第二階段的主要標(biāo)志：采用液體靜

12、壓軸承支撐臺(tái)體，用支流力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸系。</p><p>　　1956年，美國(guó)開始研制液體靜壓軸承轉(zhuǎn)臺(tái)，并研制出了D型液體軸承臺(tái)，他的摩擦力矩僅為C型轉(zhuǎn)臺(tái)的1/8，有利于提高精度。</p><p>　　從五十年代開始，除了麻省理工學(xué)院，美國(guó)還有一些公司也開始研制轉(zhuǎn)臺(tái)。如Carco公司于1967年生產(chǎn)了T-025、026和081型轉(zhuǎn)臺(tái)。Fecker公司于1964年和1965年先后生產(chǎn)了352

13、型、452型轉(zhuǎn)臺(tái)。</p><p>　　1968年，E型臺(tái)的研制成功被認(rèn)為是美國(guó)轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展的第二個(gè)階段。E型臺(tái)的主要材料是非磁性材料356號(hào)鋁，采用軸向和徑向帶有壓力補(bǔ)償?shù)囊后w軸承，并在耳軸上采用了空氣軸承。</p><p>　　第三階段的主要標(biāo)志：采用計(jì)算機(jī)控制和測(cè)試自動(dòng)化技術(shù)。</p><p>　　從1968年到1969年Fecher公司生產(chǎn)了3768、3769型

14、單軸轉(zhuǎn)臺(tái)及5768、5569型雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)，這期間一個(gè)引人注目的發(fā)展是這幾類轉(zhuǎn)臺(tái)均采用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，其中5569型轉(zhuǎn)臺(tái)還可用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，可工作在伺服、同步速率、輔助速率、數(shù)字位置、自動(dòng)轉(zhuǎn)位及紙帶定位等狀態(tài)。</p><p>　　1969年之后，美國(guó)的轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)和制造進(jìn)入了系列化階段，技術(shù)得到發(fā)展和完善，相應(yīng)地轉(zhuǎn)臺(tái)也成為一種廣泛使用的測(cè)試設(shè)備。從那時(shí)起至今，位于賓西法尼亞洲匹茲堡的CGC公司成為美國(guó)制造

15、慣性導(dǎo)航測(cè)試設(shè)備和運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的主要廠商，并一直代表著美國(guó)乃至世界慣性設(shè)備，尤其是轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展水平。</p><p>　　CGC公司于六十年代末至七十年代初研制了51系列轉(zhuǎn)臺(tái)，包括51A型、51C型、51D型、和51G型等。這一系列轉(zhuǎn)臺(tái)的主要特點(diǎn)是：臺(tái)體形式為雙軸臺(tái)，采用氣浮軸承。從七十年代初開始，CGC著手研制53系列多軸轉(zhuǎn)臺(tái)。先后研制成功了53B、53D、53E、53G、53W等型轉(zhuǎn)臺(tái)。53系列轉(zhuǎn)臺(tái)的主要特點(diǎn)是

16、：臺(tái)體形式均為多軸臺(tái)，普遍采用氣浮軸承，軸系回轉(zhuǎn)精度和正交精度均達(dá)到角秒級(jí)；使用感應(yīng)同步器作測(cè)角元件。CGC生產(chǎn)的51系列雙軸臺(tái)和53系列多軸臺(tái)在控制上均采用了MPACS30H系列模塊化精密角度控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的應(yīng)用是轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)的重大發(fā)展。從此，轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)控制和測(cè)試自動(dòng)化階段。</p><p>　　1984年，CGC公司提出了改進(jìn)的三軸臺(tái)（Improved Three Axis Test Table,簡(jiǎn)稱I

17、TATT）的制造方案。在CGC的設(shè)計(jì)制造方案中，規(guī)定ITTATT是一臺(tái)超精密三軸設(shè)備。ITATT三軸測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)可用于艦船導(dǎo)航和空間傳感器的測(cè)試，還可用于戰(zhàn)略系統(tǒng)的測(cè)試。</p><p>　　ITATT轉(zhuǎn)臺(tái)在制造方案中采用了新材料和許多新技術(shù)。</p><p>　　在臺(tái)體材料與機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，采用了石墨復(fù)合材料——碳纖維增強(qiáng)塑料級(jí)球形結(jié)構(gòu)改善了轉(zhuǎn)臺(tái)的對(duì)稱性及偏轉(zhuǎn)特性。</p>&l

18、t;p>　　在軸承方面采用有緣磁懸浮軸承。</p><p>　　在電機(jī)方面使用多相感應(yīng)式電機(jī)。用滾環(huán)代替滑環(huán)，降低了摩擦力矩，提高了高速平穩(wěn)性和控制精度，同時(shí)提高了可靠性。</p><p>　　在測(cè)角系統(tǒng)中，將感應(yīng)同步器和絕對(duì)光學(xué)編碼器結(jié)合使用。</p><p>　　在控制方面，采用了數(shù)字狀態(tài)反饋技術(shù)為誤差補(bǔ)償創(chuàng)造了條件。</p><p&g

19、t;　　采用了這些新技術(shù)之后，高精度三軸轉(zhuǎn)臺(tái)ITATT的技術(shù)指標(biāo)比以前的轉(zhuǎn)臺(tái)提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。表1.1是幾種型號(hào)的三軸轉(zhuǎn)臺(tái)與ITATT的技術(shù)指標(biāo)：</p><p>　　表1.1 幾種型號(hào)的三T的技術(shù)指標(biāo)比較軸轉(zhuǎn)臺(tái)與ITAT</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)智能掃描機(jī)械臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　國(guó)內(nèi)自六十年代中期開始轉(zhuǎn)臺(tái)的研制工作，其發(fā)展?fàn)顩r大致如下：

20、</p><p>　　1966年，707所開始研制DT-1型單軸低速轉(zhuǎn)臺(tái)，1974年進(jìn)行全面的精度測(cè)定，1975年通過(guò)鑒定。該臺(tái)由機(jī)械臺(tái)體和電子控制箱兩部分組成，采用氣浮軸承，交流力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，用感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器組成測(cè)角系統(tǒng)。</p><p>　　1975年，303所研制成功了SFT-1.1型伺服臺(tái)，首次應(yīng)用光柵為精密測(cè)角元件。該伺服臺(tái)與美國(guó)Fecker公司生產(chǎn)的200型轉(zhuǎn)臺(tái)一樣

21、，可提供三種工作狀態(tài)。</p><p>　　1979年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)和原六機(jī)部6354所及441廠合作研制出我國(guó)第一臺(tái)雙軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)——TPCP-1型雙軸氣浮軸承臺(tái)，又稱7191雙軸臺(tái)。</p><p>　　1982年，6354所研制成了7191-Ⅱ型雙軸臺(tái)，該臺(tái)是在7191轉(zhuǎn)臺(tái)的基礎(chǔ)上研制的，提高了可靠性。</p><p>　　1983年，航天部一院13所研制了S

22、SFT型雙軸伺服臺(tái)，該轉(zhuǎn)臺(tái)是我國(guó)最大的雙軸伺服臺(tái)。</p><p>　　1984年，哈工大與6354所共同承擔(dān)了計(jì)算機(jī)控制雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)，即CCGT雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的研制任務(wù)，1988年研制成功。該臺(tái)是我國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的雙軸臺(tái)。</p><p>　　1985年，由哈工大研制的DPCT型單軸計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)是我國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的轉(zhuǎn)臺(tái)。</p><p>　　1990年，中國(guó)航空精

23、密機(jī)械研究所研制成功了SGT-1型三軸捷聯(lián)慣導(dǎo)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)。這是我國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的高精度三軸慣導(dǎo)測(cè)試臺(tái)。</p><p>　　在轉(zhuǎn)臺(tái)的開發(fā)和制造領(lǐng)域，中國(guó)和世界先進(jìn)水平相比還有許多差距，例如，對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)相關(guān)的技術(shù)缺乏深入系統(tǒng)的研究，導(dǎo)致了生產(chǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)可靠性差，也沒(méi)有批量生產(chǎn)的能力；在一些領(lǐng)域存在空白等。</p><p>　　1.2.3 未來(lái)轉(zhuǎn)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p&g

24、t;　　不斷應(yīng)用新技術(shù)來(lái)提高轉(zhuǎn)臺(tái)的測(cè)試精度，增強(qiáng)轉(zhuǎn)臺(tái)的穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性是[3]未來(lái)轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。具體為：</p><p>　　進(jìn)一步提高技術(shù)指標(biāo)；</p><p><b>　　實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)化；</b></p><p>　　加強(qiáng)各種環(huán)境下的測(cè)試，控制環(huán)境對(duì)測(cè)試精度的影響，如溫度、壓力、地基等的影響。</p><p>

25、;　　對(duì)測(cè)試的可靠性、穩(wěn)定性提出進(jìn)一步的要求。</p><p>　　同時(shí)，由于轉(zhuǎn)臺(tái)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛并逐漸向商品化發(fā)展，使得轉(zhuǎn)臺(tái)的研制在保證精度的前提下不斷的應(yīng)用新材料和新工藝以降低成本，這也成為未來(lái)轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展的一大趨勢(shì)。</p><p>　　1.3 立題的目的和意義</p><p>　　本轉(zhuǎn)臺(tái)主要用于測(cè)試機(jī)載雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的靈敏性,模擬雷達(dá)在跟蹤動(dòng)態(tài)目標(biāo)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)

26、動(dòng)情況。它在機(jī)載雷達(dá)的研制和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方面具有不可替代的作用。</p><p><b>　　本文主要工作</b></p><p>　　本論文主要將完成對(duì)智能掃描機(jī)械臺(tái)的總體設(shè)計(jì),對(duì)智能掃描機(jī)械臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)：對(duì)內(nèi)中外三環(huán)的轉(zhuǎn)矩的計(jì)算與三軸各軸電機(jī)的轉(zhuǎn)矩校核，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)要求對(duì)本轉(zhuǎn)臺(tái)的誤差分析。</p><p>　　第2章智能掃描

27、機(jī)械臺(tái)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)要求</p><p>　　轉(zhuǎn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)是轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)所能達(dá)到的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用。本次設(shè)計(jì)所要達(dá)到的技術(shù)要求如下：</p><p><b>　　1．負(fù)載尺寸：</b></p><p>　　2．負(fù)載重量：150kg </p>

28、<p>　　3．轉(zhuǎn)角范圍：內(nèi)環(huán)±90°，中、外環(huán)±45°</p><p>　　4．最大角速度：內(nèi)環(huán)300°/s、中環(huán)180°/s、外環(huán)160°/s</p><p>　　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</p><

29、p>　　6．最大角加速度：內(nèi)環(huán)500°/s2、中環(huán)180°/s2、外環(huán)180°/s2</p><p>　　7．三軸轉(zhuǎn)角精度：0.003°</p><p>　　8．三軸相交度：0.5mm </p><p>　　9．視場(chǎng)角：±45°</p><p>　　10．雙十頻響指標(biāo)：內(nèi)環(huán)4H

30、z，中、外環(huán)3Hz</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)流程</p><p>　　根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)的一般規(guī)律及智能掃描機(jī)械臺(tái)的特點(diǎn)，智能掃描機(jī)械臺(tái)總體設(shè)計(jì)流程如圖2.1：</p><p>　　圖2.1 轉(zhuǎn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　2.3 轉(zhuǎn)臺(tái)類型的確定</p><p>　　智能掃描機(jī)械臺(tái)根據(jù)其方位軸

31、系和滾動(dòng)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(tái)外環(huán)是方位軸系，內(nèi)環(huán)是滾動(dòng)軸系；臥式轉(zhuǎn)臺(tái)與立式轉(zhuǎn)臺(tái)相反，外環(huán)是滾動(dòng)軸系，內(nèi)環(huán)是方位軸系。根據(jù)本次轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，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(dòng)軸系。因此我們選用立式轉(zhuǎn)臺(tái)。</p><p>　　根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置的不同，轉(zhuǎn)臺(tái)又可分為液壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)、電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)和電液混合驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。液壓驅(qū)

32、動(dòng)自身存在線性度差、轉(zhuǎn)角小、低速性能差、維護(hù)復(fù)雜等許多缺點(diǎn)。而本設(shè)計(jì)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(dòng)不能滿足要求，所以我們選擇電力驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　綜上，我們選用立式電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。</p><p>　

33、　2.4 轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 工作原理</p><p>　　智能掃描機(jī)械臺(tái)的三個(gè)軸都由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，通過(guò)改變電機(jī)電流來(lái)改變各軸的轉(zhuǎn)速，通過(guò)一個(gè)峰值電流來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的最大加速度。各電機(jī)的啟停及通過(guò)各電機(jī)的電流由接收到的外部信號(hào)控制，從而使轉(zhuǎn)臺(tái)上的負(fù)載能夠跟蹤信號(hào)的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2.4.2 運(yùn)動(dòng)功能方案</p>

34、<p>　　轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)功能圖如圖2.2所示，內(nèi)環(huán)、中環(huán)和外環(huán)均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，外環(huán)實(shí)現(xiàn)方位運(yùn)動(dòng)、中環(huán)實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)、內(nèi)環(huán)實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　圖2.2 轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)功能圖</p><p>　　2.5 轉(zhuǎn)臺(tái)總體布局設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，考慮到負(fù)載尺寸較大，為了盡可能降低轉(zhuǎn)臺(tái)慣量，提高轉(zhuǎn)臺(tái)的響應(yīng)速度，我們將內(nèi)環(huán)軸設(shè)計(jì)為中空，負(fù)載直接安

35、裝在內(nèi)環(huán)軸的中空部位。在盡可能減小轉(zhuǎn)臺(tái)中環(huán)慣量的同時(shí)，為了保證中環(huán)剛度，我們將中環(huán)框架設(shè)計(jì)為與內(nèi)環(huán)（滾動(dòng)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(diǎn)，且能實(shí)現(xiàn)盡量小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由于本轉(zhuǎn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)較大，同時(shí)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(jì)為分體式薄壁箱結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)可以在達(dá)到最小質(zhì)量的情況下實(shí)現(xiàn)最大的結(jié)構(gòu)剛度。綜上所述，本轉(zhuǎn)臺(tái)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</p>

36、<p>　　圖2.3 智能掃描機(jī)械臺(tái)總體布局圖</p><p>　　2.6 轉(zhuǎn)臺(tái)主要參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　本轉(zhuǎn)臺(tái)負(fù)載安裝于內(nèi)環(huán)軸孔中，負(fù)載尺寸為，所以內(nèi)環(huán)軸徑由負(fù)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(yàn)暫定為23mm，由于轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的特殊性，其它結(jié)構(gòu)尺寸均與前一步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果直接相關(guān)，所以暫無(wú)法確定。</p><p><b&

37、gt;　　2.7 本章小結(jié)</b></p><p>　　在本章設(shè)計(jì)中，根據(jù)此次設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，完成了本設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)流程，確定了轉(zhuǎn)臺(tái)的類型為O-O-U型；根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)出它的運(yùn)動(dòng)功能方案，三軸均為直接驅(qū)動(dòng)；根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，考慮轉(zhuǎn)臺(tái)的負(fù)載尺寸，確定負(fù)載過(guò)渡盤厚度為23mm，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)的總體布局為立式。</p><p>　　第3章 智能掃描機(jī)械臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)</

38、p><p>　　詳細(xì)設(shè)計(jì)主要完成轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、中環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及軸承、聯(lián)軸器、電機(jī)和測(cè)量元件的選擇。轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)流程如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)的第一步，因此也是設(shè)

39、計(jì)的關(guān)鍵一步。內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是：全中空軸系設(shè)計(jì)及負(fù)載的安裝界面設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　內(nèi)環(huán)軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.2所示，軸系轉(zhuǎn)子為內(nèi)環(huán)軸（內(nèi)環(huán)框架），負(fù)載安裝在內(nèi)環(huán)軸的后端，由于負(fù)載尺寸較大，在內(nèi)環(huán)軸的后端增加一負(fù)載過(guò)渡盤，輔助支撐負(fù)載，內(nèi)環(huán)波導(dǎo)座位于負(fù)載過(guò)渡盤的頂端。內(nèi)環(huán)軸系的支撐采用鋼絲滾道軸承，由于內(nèi)環(huán)軸的軸向尺寸較

40、大，為了保證軸的剛度，我們除了在軸的前端用一鋼絲滾道軸承作為主支撐外，在軸的后端再增加一鋼絲滾道軸承作為輔助支撐。內(nèi)環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在軸系前端，電機(jī)轉(zhuǎn)子用螺釘與內(nèi)環(huán)軸相聯(lián)，這種布置一方面可以擴(kuò)大視場(chǎng)角，另一反面可以最大限度的起到靜力矩平衡的作用。內(nèi)環(huán)測(cè)角元件為感應(yīng)同步器。</p><p>　　內(nèi)環(huán)定子與中環(huán)框架作成一體。這樣既可以使結(jié)構(gòu)緊湊，又可以實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)剛度和精度。</p><p>

41、　　圖3.2 內(nèi)環(huán)軸系結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　本轉(zhuǎn)臺(tái)各軸系均為局部轉(zhuǎn)角，系統(tǒng)超限保護(hù)均為三級(jí)保護(hù)，其順序?yàn)檐浖Ｗo(hù)、光電開關(guān)保護(hù)和機(jī)械限位，其中機(jī)械限位均有橡膠緩沖裝置。</p><p>　　3.1.2 轉(zhuǎn)矩計(jì)算</p><p>　　理論力學(xué)定義[3]剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的度量，它等于剛體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量與質(zhì)點(diǎn)到軸的垂直距離平方的距離之和，即</

42、p><p><b>　　（3.1）</b></p><p>　　由式3.1可見，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小不僅與質(zhì)量大小有關(guān)，而且與質(zhì)量的分布情況有關(guān)。因此對(duì)于結(jié)構(gòu)不規(guī)則的復(fù)雜零件，用式3.1計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就顯得非常復(fù)雜。由理論力學(xué)知識(shí)我們可以得出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的又一計(jì)算公式</p><p><b>　?。?.2）</b></p>

43、<p>　　式中——慣性半徑（或回轉(zhuǎn)半徑）。</p><p>　　由式3.2可見，只要我們知道零件的回轉(zhuǎn)半徑和質(zhì)量就可以方便地計(jì)算出零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在機(jī)械制圖軟件AutoCAD的“工具”菜單中有一“查詢——面域/質(zhì)量特性”命令，此命令可以直接生成三維零件的質(zhì)量及回轉(zhuǎn)半徑。利用此命令我們就可以很方便地計(jì)算出零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。本次設(shè)計(jì)所有關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算都是使用此方法來(lái)完成的。</p><

44、;p>　　零件轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的關(guān)系見式3.1</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中——零件角加速度。</p><p>　　表3.1 繞內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)零件數(shù)據(jù)</p><p>　　內(nèi)環(huán)軸系各零件質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算結(jié)果如表3.1所示</p><p><b>

45、;　　轉(zhuǎn)矩：Nm</b></p><p>　　3.1.3 軸向固定方式的選擇</p><p>　　選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軸向固定方式時(shí),要考慮作用在軸上的軸向力是怎樣通過(guò)軸承傳遞到箱體或支座上去的,零部件軸向固定是否可靠,不能靠過(guò)渡配合來(lái)承受軸向力。</p><p>　　當(dāng)軸向力很小時(shí),可采用擋圈、彈性擋圈、緊定螺釘、銷等實(shí)現(xiàn)軸向固定。當(dāng)軸向力較大時(shí),應(yīng)采用軸肩

46、、軸環(huán)、套筒、圓螺母、軸端壓板、圓錐面等進(jìn)行軸向固定。</p><p>　　為了防止軸承內(nèi)座圈與軸發(fā)生相對(duì)軸向位移,內(nèi)座圈與軸通常需要在兩個(gè)方向上進(jìn)行軸向固定。</p><p>　　4. 對(duì)于工作溫度不高、兩個(gè)支承之間的距離較小的軸來(lái)說(shuō),可以采用兩端固定,使每一個(gè)支承都能限制軸的單向移動(dòng),兩個(gè)支承合在一起就能限制軸的雙向移動(dòng)。對(duì)于工作溫度較高、兩個(gè)支承之間的距離較大的軸來(lái)說(shuō),應(yīng)采用一端固定

47、一端游動(dòng)的方法,使一個(gè)支承限制軸的雙向移動(dòng),另一個(gè)支承游動(dòng)。</p><p>　　5. 對(duì)于能承受雙向軸向載荷的軸承組合結(jié)構(gòu),安裝時(shí)可以對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊,消除間隙,并使?jié)L動(dòng)體與內(nèi)外座圈之間產(chǎn)生預(yù)變形,這樣可以提高軸承的剛度和旋轉(zhuǎn)精度,減小軸在工作時(shí)的振動(dòng)。對(duì)于用來(lái)承受雙向軸向載荷的單個(gè)軸承,其間隙不能在安裝時(shí)通過(guò)預(yù)緊來(lái)消除。</p><p>　　6.為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減小軸向尺寸、減輕重量,大、

48、中型雷達(dá)的方位轉(zhuǎn)臺(tái)可以采用帶內(nèi)齒輪或外齒輪的特大型軸承,該軸承能承受徑向力、雙向軸向載荷和傾覆力矩,其內(nèi)、外座圈與轉(zhuǎn)臺(tái)有關(guān)部分通常采用螺栓進(jìn)行軸向固定。</p><p>　　3.1.4 軸的最小直徑的確定</p><p>　　軸的最小直徑的設(shè)計(jì)，由公式：</p><p><b>　　（3.4）</b></p><p>　

49、　其中：d——為軸的最小直徑；</p><p>　　A——為由材料與受載情況決定的系數(shù)；</p><p>　　P——為軸傳遞的功率（kW）；</p><p>　　n——為軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。</p><p>　　由表3.2，A的值取80，帶入式3.4，d=988</p><p>　　表3.2 軸常用幾種材料的A值&

50、lt;/p><p>　　3.1.5軸承的選擇</p><p>　　軸承分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承，它們都可以用于支撐軸及軸上零件，以保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，并減少轉(zhuǎn)軸與支撐之間的摩擦和磨損。滑動(dòng)軸承的摩擦損失較大，使用、潤(rùn)滑、維護(hù)也比較復(fù)雜；滾動(dòng)軸承摩擦因數(shù)較低，啟動(dòng)力矩小、軸向尺寸小，特別是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，使得設(shè)計(jì)、使用、潤(rùn)滑、維護(hù)都很方便。</p><p>　　滾動(dòng)軸承的分類也很

51、多，包括調(diào)心球軸承、調(diào)心滾子軸承、推力球軸承、圓錐滾子軸承、深溝球軸承、角接觸球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承等等。</p><p>　　由于內(nèi)框軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)需同時(shí)承受軸向力與徑向力，所以選擇的軸承形式必須滿足這兩點(diǎn)要求，滿足需求的軸承有：推力調(diào)心滾子軸承、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承。</p><p>　　推力調(diào)心滾子軸承的軸向載荷有限制，不可選。在同樣外形尺寸下，角接觸球軸承，由于內(nèi)框需同時(shí)

52、承受軸向和徑向載荷，所以選擇安裝角接觸球軸承。、</p><p>　　3.1.6 軸承的固定與密封</p><p>　　軸承端蓋既對(duì)軸承起到固定支撐作用，也對(duì)軸承起到密封作用。本次設(shè)計(jì)中軸承尺寸如表3.3所示</p><p><b>　　表3.3 端蓋尺寸</b></p><p>　　軸承密封是為了阻止?jié)櫥瑒┩庑沽魇廴?/p>

53、環(huán)境，并防止灰塵、水、腐蝕性氣體等侵入軸承。一般可分兩大類：</p><p><b>　　接觸式密封</b></p><p>　　氈圈密封：軸承端蓋上開出梯形槽，將按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)形的細(xì)毛氈放置于槽中，以與軸密合接觸。</p><p>　　唇形密封圈密封：密封圈由皮革或耐油橡膠等材料制成，具有唇形結(jié)構(gòu)，將其裝如軸承蓋中，靠材料的彈力和環(huán)行螺旋彈簧的

54、扣緊作用與軸緊密接觸。</p><p><b>　　非接觸式密封</b></p><p>　　間隙式密封：在軸表面與軸承端蓋通孔壁之間形成有一定軸向?qū)挾鹊沫h(huán)行間隙，依靠間隙流體阻力效應(yīng)密封.</p><p>　　迷宮式密封：在旋轉(zhuǎn)件與固定件之間構(gòu)成曲折的間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。</p><p>　　由于內(nèi)框無(wú)特殊要求，所以采用普

55、通密封方式即可滿足設(shè)計(jì)要求。本次設(shè)計(jì)采用氈圈油封，型號(hào)：氈圈FZ/T92010-91</p><p>　　3.1.7 內(nèi)框軸與負(fù)載盤的聯(lián)接方式</p><p>　　內(nèi)框軸軸端與負(fù)載盤的聯(lián)接可采用的方式有多種：如過(guò)盈配合、鍵連接、成型連接、彈性環(huán)聯(lián)接、脹緊套連接等等，均可實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　過(guò)盈配合連接是利用兩個(gè)相配零件的裝配過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)的一種連接。零件的配合表

56、面多為圓柱面。組成過(guò)盈聯(lián)接后，由于組合處的彈性變形和裝配過(guò)盈量，在包容件和被包容件的配合面間將產(chǎn)生很大的正壓力。當(dāng)連接承受外載荷時(shí)，配合表面考此正壓力所產(chǎn)生的摩擦力或摩擦力矩來(lái)傳遞載荷。但拆開過(guò)盈配合聯(lián)接需要很大的外力，往往會(huì)損壞連接零件的配合表面，甚至整個(gè)零件。</p><p>　　鍵聯(lián)接包括平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接、切向鍵聯(lián)接。平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)中性好、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但這種聯(lián)接不能承受軸向力，起

57、不到軸向固定作用。半圓鍵聯(lián)接只用于靜聯(lián)接，主要用于載荷較小的聯(lián)接及錐形軸端與輪轂的連接。楔鍵聯(lián)接用于靜聯(lián)接，主要用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的場(chǎng)合。切向鍵聯(lián)接承載能力大，適于傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，常用于傳遞直徑大于100mm的重型機(jī)械軸上，且對(duì)中精度要求不高的場(chǎng)合。</p><p>　　成型聯(lián)接是利用非圓剖面的軸裝在相應(yīng)零件轂孔中而形成的，具有拆裝方便、對(duì)中性好、應(yīng)力集中小、傳遞轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，但加工比較復(fù)雜，應(yīng)

58、用尚不廣泛。</p><p>　　彈性環(huán)聯(lián)接定心性好，拆裝方便、承載能力高，并有密封作用。</p><p>　　在彈性環(huán)基礎(chǔ)上演變出的脹緊套連接不但繼承了以上優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，并由成批型號(hào)產(chǎn)品可供選擇，不必單獨(dú)設(shè)計(jì)，所以本次設(shè)計(jì)中，中框軸與負(fù)載盤的聯(lián)接采用脹緊套聯(lián)接方式。</p><p>　　規(guī)格：最大轉(zhuǎn)矩M=17N·m,質(zhì)量0.41kg,型號(hào)

59、：Z5</p><p><b>　　脹緊套轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p><b>　　kg/m2</b></p><p>　　脹緊套結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 Z5型脹緊套</p><p>　　3.1.8 主要零件剛度校核</p>

60、<p>　　根據(jù)精密測(cè)試設(shè)備的精度要求，其支撐件的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足強(qiáng)度條件，因此這里只對(duì)剛度進(jìn)行校核。又因?yàn)楸巨D(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)環(huán)框架即為內(nèi)環(huán)軸，所以只對(duì)內(nèi)環(huán)軸的剛度進(jìn)行校核。</p><p>　　滾動(dòng)軸為空心階梯軸，其扭轉(zhuǎn)角計(jì)算公式見式3.4</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　式中—

61、—切變模量；</b></p><p>　　——階梯軸上第段所傳遞的扭矩；</p><p>　　——階梯軸上第段的長(zhǎng)度；</p><p>　　——階梯軸上第段的外徑；</p><p>　　——階梯軸上第段的內(nèi)徑。</p><p>　　為了盡可能減小轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在保證強(qiáng)度和剛度的情況下，本轉(zhuǎn)臺(tái)各軸的材料均采

62、用鋁合金材料（），其物理性能見表3.4</p><p><b>　　表3.4 物理性能</b></p><p>　　將數(shù)據(jù)代入式（3.4）</p><p><b>　　m)</b></p><p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，關(guān)于許用扭轉(zhuǎn)角的參考數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　精密機(jī)

63、械的軸 m</p><p>　　一般傳動(dòng)軸 m</p><p>　　精度要求不高的軸 m</p><p>　　顯然，滾動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)角m，內(nèi)環(huán)軸的扭轉(zhuǎn)剛度滿足要求。由于負(fù)載安裝與內(nèi)環(huán)軸的內(nèi)孔中，所以內(nèi)環(huán)軸的彎曲剛度必定滿足要求。</p><p>　　3.1.9 電機(jī)轉(zhuǎn)矩的校核</p><

64、p>　　在轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)中，電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)通常都采用直流力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)。但是直流力矩電機(jī)作為直流電機(jī)由于有換向器和電刷，所以存在許多缺點(diǎn)。例如，峰值轉(zhuǎn)矩小、存在接觸導(dǎo)電、有點(diǎn)火化和無(wú)線電干擾、電機(jī)的可靠性和維護(hù)性相對(duì)較差等。為了克服這些缺點(diǎn)，我們?cè)诳疾炝薣6]國(guó)內(nèi)外電機(jī)發(fā)展的最新進(jìn)展，并考慮本次設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性后，我們決定選用直流無(wú)刷電機(jī)。由于本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)較大，對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)的要求也比較特殊，所以設(shè)計(jì)中我們需要的電機(jī)都是根據(jù)我們的需要定購(gòu)。對(duì)于內(nèi)

65、環(huán)電機(jī)，根據(jù)我們力矩計(jì)算結(jié)果再乘以1.3倍的安全系數(shù)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為Nm。按照電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸，由式（3.2）、（3.3）計(jì)算其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩為： Nm。內(nèi)環(huán)電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩為：Nm。顯然 Nm，所以，所選電機(jī)轉(zhuǎn)矩滿足要求。</p><p>　　3.2 轉(zhuǎn)臺(tái)中環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　中環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是，中環(huán)軸系的結(jié)構(gòu)布局、軸承的選擇及布置和與外環(huán)支撐件的配合等。</p>

66、<p>　　3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　中環(huán)軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.4所示，中環(huán)框架尺寸較大，為了減小重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量將其設(shè)計(jì)為全中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部加筋板來(lái)保證剛度。中環(huán)軸與中環(huán)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸做成一體，中環(huán)框架向外伸出兩個(gè)耳軸，在耳軸孔中安裝軸套和聯(lián)軸器用以與中環(huán)軸相聯(lián)，聯(lián)軸器采Z5型脹緊聯(lián)結(jié)套。軸系采用兩對(duì)角接觸球軸承，對(duì)稱兩端電機(jī)驅(qū)動(dòng)，外環(huán)框架的上分體箱即為中環(huán)電機(jī)的電機(jī)座，這種布置可使結(jié)構(gòu)

67、更加緊湊，盡可能的減小了安裝誤差。由于內(nèi)環(huán)的重量分布于中環(huán)軸的一側(cè)，為了平衡內(nèi)環(huán)重量，在中環(huán)軸的另一側(cè)加一組配重塊。測(cè)角元件采用光電絕對(duì)式碼盤，該軸系摩擦力矩小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于調(diào)整。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　?。╞）</b></p><p>　　圖3.4 中環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖<

68、/p><p>　　圖3.5中環(huán)框架剖面圖</p><p>　　由于中環(huán)框架結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，為了更清楚的表達(dá)其結(jié)構(gòu)形狀，圖3.5是中環(huán)框架的三維模型圖。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩計(jì)算</b></p><p>　　表3.5 繞中環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)零件數(shù)據(jù)</p><p>　　與內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法相同，先由三維

69、圖形通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算出零件的質(zhì)量和回轉(zhuǎn)半徑，由式3.2和式3.3分別計(jì)算出零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)矩。繞中環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算結(jié)果如表3.5所示。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩：Nm</b></p><p>　　由于電機(jī)轉(zhuǎn)子軸即為俯仰軸，所以此處不需對(duì)俯仰軸扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行校核。</p><p>　　3.2.3 電機(jī)轉(zhuǎn)矩校核</p>

70、;<p>　　對(duì)繞中環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)零件的轉(zhuǎn)矩乘以1.3倍的安全系數(shù)作為我們所選的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，即電機(jī)轉(zhuǎn)矩為847.926Nm。由三維圖形、式3.2和式3.3計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩Nm。中環(huán)電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩為：</p><p><b>　　Nm</b></p><p>　　顯然，Nm，所，以所選電機(jī)轉(zhuǎn)矩滿足要求。</p><p>　　3.3 轉(zhuǎn)臺(tái)外

71、環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　外環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是，分體式外框架及其薄壁箱式框架結(jié)構(gòu)、軸承及聯(lián)軸器的選擇等。</p><p>　　3.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　外環(huán)軸系的結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。外環(huán)軸系的主支撐采用鋼絲滾道軸承，它可以同時(shí)承受雙向的軸向力和徑向力；外環(huán)框架為分體的中空箱式結(jié)構(gòu)，重量輕，便于安裝調(diào)試。將外框架分為框架和兩個(gè)中環(huán)基

72、座的分體結(jié)構(gòu)，目的是為了保證一體的中框架正確安裝，分體結(jié)構(gòu)需要保證的關(guān)鍵問(wèn)題是要保證框架和兩個(gè)中環(huán)基座的準(zhǔn)確安裝和中環(huán)軸承座孔與框架的聯(lián)軸器孔的垂直度和相交度，為此，要求加工中將外框架和兩個(gè)中環(huán)基座安裝成一體后精加工，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)要求兩個(gè)中環(huán)基座與框架保證一定的配合精度將外框架設(shè)計(jì)成薄壁箱式框架結(jié)構(gòu)可以使框架在達(dá)到最低重量的前提下實(shí)現(xiàn)最大的結(jié)構(gòu)剛度，大型薄壁箱式框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在零件的鑄造技術(shù)，包括木模制造。為此，我們將加強(qiáng)框架鑄

73、造環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，以滿足指標(biāo)要求。外框架上分體箱模型圖如圖3.7所示。外環(huán)電機(jī)由一對(duì)軸承支撐自成一體，安裝方便，外環(huán)軸與外框架采用漲緊式聯(lián)軸器聯(lián)接，外環(huán)測(cè)角元件為光電碼盤。</p><p>　　3.3.2 轉(zhuǎn)矩計(jì)算</p><p>　　由三維圖形通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算出零件的質(zhì)量和回轉(zhuǎn)半徑，由式3.2和式3.3分別計(jì)算出零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)矩。</p><p><b&

74、gt;　　轉(zhuǎn)矩：Nm</b></p><p>　　與俯仰軸系相同方位電機(jī)轉(zhuǎn)子軸即為方位軸，所以此處也不需對(duì)方位軸扭轉(zhuǎn)角進(jìn)</p><p>　　圖3.6 外環(huán)軸系結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3.7外框架上分體箱三維視圖</p><p><b>　　行校核。</b></p><p>　　

75、繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算結(jié)果如表3.6所示</p><p>　　表3.6繞外環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)零件數(shù)據(jù)</p><p>　　3.3.3 電機(jī)轉(zhuǎn)矩校核</p><p>　　對(duì)繞外環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)零件的轉(zhuǎn)矩乘以1.3倍的安全系數(shù)作為我們所選的電機(jī)轉(zhuǎn)矩，即電機(jī)轉(zhuǎn)矩為11169.959Nm。由三維圖形、式3.2和式3.3計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩Nm。中環(huán)電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩為：</p>

76、;<p><b>　　Nm</b></p><p>　　顯然，Nm，所，以所選電機(jī)轉(zhuǎn)矩滿足要求。</p><p>　　3.4 機(jī)械轉(zhuǎn)角限位裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　前面已說(shuō)過(guò)，轉(zhuǎn)臺(tái)各軸系均為局部轉(zhuǎn)角，系統(tǒng)超限保護(hù)均為三級(jí)保護(hù)，其順序?yàn)檐浖Ｗo(hù)、光電開關(guān)保護(hù)和機(jī)械限位，其中，軟件保護(hù)不是本設(shè)計(jì)的內(nèi)容，光電開關(guān)機(jī)保護(hù)中的光電管為

77、購(gòu)買的標(biāo)準(zhǔn)件，也不是本設(shè)計(jì)的內(nèi)容，本設(shè)計(jì)只對(duì)機(jī)械限位裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　如圖3.8和圖3.9所示為內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)角限位裝置結(jié)構(gòu)和外環(huán)轉(zhuǎn)角限位裝置結(jié)構(gòu)</p><p>　　由圖3.8和圖3.9可以看出，內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)角機(jī)械限位與外環(huán)轉(zhuǎn)角機(jī)械限位裝置結(jié)構(gòu)相似，都是由兩個(gè)固定的限位座和一個(gè)運(yùn)動(dòng)的限位塊組成。為了緩沖和減小噪聲，在固定的限位座上安裝橡膠緩沖裝置。由于外環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，所以除在

78、限位座上安裝橡膠緩沖裝置外，還安裝有緩沖液壓缸，進(jìn)一步改善緩沖的效果。</p><p>　　圖3.8 內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)角機(jī)械限位裝置</p><p>　　圖3.9 外環(huán)轉(zhuǎn)角機(jī)械限位裝置</p><p>　　中環(huán)機(jī)械限位裝置與內(nèi)、外環(huán)機(jī)械限位裝置結(jié)構(gòu)不同，其結(jié)構(gòu)如圖3.10所示</p><p>　　圖3.10 外環(huán)轉(zhuǎn)角機(jī)械限位裝置</p>

79、<p>　　由圖3.10可以看出，外環(huán)機(jī)械限位裝置由機(jī)械限位盤、俯仰機(jī)械插銷、俯仰機(jī)械插銷導(dǎo)套和限位緩沖橡膠等組成，俯仰機(jī)械限位盤隨俯仰軸系一起運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍由俯仰機(jī)械插銷導(dǎo)套和限位緩沖橡膠等控制在。當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)在不工作的時(shí)候，用機(jī)械插銷固定俯仰軸系，使其不會(huì)左右運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　3.5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章設(shè)計(jì)內(nèi)容為此次

80、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，詳細(xì)設(shè)計(jì)了智能掃描機(jī)械臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)，其包括了內(nèi)環(huán)、中環(huán)、外環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。內(nèi)環(huán)、中環(huán)、外環(huán)均采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，由于該驅(qū)動(dòng)需要較低轉(zhuǎn)速和較大轉(zhuǎn)矩，此電機(jī)為定做，所以這里就沒(méi)有標(biāo)出電機(jī)型號(hào)。另外中軸和外環(huán)軸上的軸承亦是定做，故沒(méi)有查出相應(yīng)型號(hào)。此章設(shè)計(jì)完成了三軸主要零件的剛度校核和三軸電機(jī)轉(zhuǎn)矩的校核，選用了電機(jī)并對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)角限位裝置完成了設(shè)計(jì)。根據(jù)次章設(shè)計(jì)基本完成了各主要部分的結(jié)構(gòu)尺寸。</p><p>&

81、lt;b>　　誤差分析</b></p><p>　　誤差分析的主要內(nèi)容是根據(jù)本次設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)要求，分析各軸的回轉(zhuǎn)精度以及三軸的相交度。</p><p>　　4.1 回轉(zhuǎn)精度分析</p><p>　　回轉(zhuǎn)精度是影響轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)指標(biāo)的主要誤差之一，本節(jié)將對(duì)各軸的回轉(zhuǎn)精度作以簡(jiǎn)要分析，</p><p>　　4.1.1 滾動(dòng)軸系回

82、轉(zhuǎn)精度</p><p>　　由于滾動(dòng)軸系的支承，我們采用鋼絲滾道軸承。此種軸承滾動(dòng)體數(shù)目多，排列緊密，具有很強(qiáng)的誤差均化能力。其中，在載荷的分配方面，主支撐承擔(dān)主要的軸向和徑向負(fù)荷。因此，這里著重考慮主要支承軸承引起的滾動(dòng)軸的回轉(zhuǎn)誤差。</p><p>　　(1) 滾動(dòng)軸承的有效直徑mm，滾道基體的端跳動(dòng)設(shè)計(jì)為mm，則由此造成的滾動(dòng)軸的最大回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p&g

83、t;　　(2) 由于鋼絲直徑不均勻造成鋼絲滾道端跳動(dòng)為mm，則由此造成的滾動(dòng)軸的最大回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　(3) 鋼球的直徑誤差為mm，則由此造成的滾動(dòng)軸的最大回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　滾動(dòng)軸總的回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　設(shè)計(jì)要求三軸的轉(zhuǎn)角精度均為，即，顯然，所以滾動(dòng)軸系回轉(zhuǎn)精度滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　

84、4.1.2 俯仰軸系回轉(zhuǎn)精度</p><p>　　對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰軸系的支撐，我們采用的是兩對(duì)角接觸球軸承。取兩對(duì)軸承的平均跨距作為回轉(zhuǎn)精度計(jì)算的軸承跨距。</p><p>　　(1) 中環(huán)軸軸承的最大徑向跳動(dòng)mm，軸承跨距mm，由此造成的中環(huán)軸的最大回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　(2) 軸承座孔不同軸度及最大徑向跳動(dòng)為mm，軸承跨距mm，則由此造成的中環(huán)軸的最大

85、回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　(3) 框架兩端軸頭的最大不同軸度mm，軸承跨距mm，則由此造成的中環(huán)軸的最大回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　中環(huán)軸總的回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　由于，所以俯仰軸系回轉(zhuǎn)精度滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　4.1.3 方位軸系回轉(zhuǎn)精度</p><p>　　方位軸系的支承，

86、我們也采用鋼絲滾道軸承。</p><p>　　(1) 軸承的有效直徑mm，滾道基體的端跳動(dòng)設(shè)計(jì)為mm，則由此造成的方位軸的最大回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　(2) 由于鋼絲直徑不均勻造成鋼絲滾道端跳動(dòng)為mm，則由此造成的方位軸的最大回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　(3) 鋼球的直徑誤差為mm，則由此造成的方位軸的最大回轉(zhuǎn)誤差為：</p><

87、p>　　方位軸系軸總的回轉(zhuǎn)誤差為：</p><p>　　由于，所以俯仰軸系回轉(zhuǎn)精度滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　4.2 三軸相交度分析</p><p>　　4.2.1 滾動(dòng)軸與俯仰軸的相交度</p><p>　　滾動(dòng)軸與俯仰軸的[7]相交度誤差主要是由滾動(dòng)軸的徑向誤差和俯仰軸的徑向誤差造成的。滾動(dòng)軸的徑向誤差既與材料和加工有關(guān)

88、又與裝配有關(guān)，由4.1節(jié)的分析可知由材料和加工造成的徑向誤差為：</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　裝配誤差： mm</b></p><p><b>　　俯仰軸系的 mm</b></p><p>　　相交度誤差：0.026+0.15+0.

89、045＝0.221mm<mm，所以，滿足要求。</p><p>　　俯仰軸與方位軸的相交度</p><p>　　與滾動(dòng)軸系和俯仰軸系徑向誤差產(chǎn)生的原因相同，方位軸的徑向誤差也是既與材料和加工有關(guān)又與裝配有關(guān)。同樣，由4.1節(jié)的分析可知，方位軸系的mm，</p><p><b>　　裝配誤差： mm</b></p><

90、p><b>　　聯(lián)軸器誤差：mm</b></p><p>　　相交度誤差：0.026+0.15+0.045+0.017＝0.238mm<mm，所以，滿足要求。</p><p><b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　根據(jù)此次設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)要求在本章內(nèi)容中主要完成對(duì)于誤差的分析?；剞D(zhuǎn)精度是影響

91、轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)指標(biāo)的主要誤差之一，本章詳細(xì)地分析了各軸的回轉(zhuǎn)精度，也分析了由與材料、加工和裝配有關(guān)的徑向誤差造成的相交度誤差，并對(duì)回轉(zhuǎn)精度和相交度進(jìn)行了校核。 </p><p>　　第5章 測(cè)量及其它元件簡(jiǎn)介</p><p>　　三軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)一般由機(jī)械部分、驅(qū)動(dòng)部分、控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)四

92、部分組成。各部分都對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)有重要影響，轉(zhuǎn)臺(tái)的精度也由這四部分的精度組成。機(jī)械部分的精度主要由結(jié)構(gòu)和加工來(lái)決定，驅(qū)動(dòng)部分的精度主要由驅(qū)動(dòng)元件的精度決定，控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)的精度主要由控制和檢測(cè)元件的精度和性能決定。本轉(zhuǎn)臺(tái)所用到的驅(qū)動(dòng)元件為永磁交流伺服電機(jī)，測(cè)量元件有感應(yīng)同步器和光電碼盤，其它元件有聯(lián)軸器、鋼絲滾道軸承等，本章將對(duì)這些元件的結(jié)構(gòu)及工作原理作以簡(jiǎn)單介紹</p><p>　　5.1 直流無(wú)刷電機(jī)

93、</p><p>　　直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)本體和驅(qū)動(dòng)控制電路及位置傳感器組成，具體如圖5.1所示，電機(jī)本體結(jié)構(gòu)如圖5.2所示。定子采用三相對(duì)稱繞組，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子磁鋼激勵(lì)，磁路為徑向結(jié)構(gòu)，瓦形磁鋼粘接在轉(zhuǎn)子鐵心上，定、轉(zhuǎn)子采用分裝形式，位置傳感器為光電編碼器，與電機(jī)同軸安裝,用來(lái)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。</p><p>　　圖5.1 電機(jī)系統(tǒng)示意圖</p><p>

94、　　圖5.2 電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　驅(qū)動(dòng)控制電路將位置傳感器檢測(cè)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)處理成三相正弦脈寬調(diào)制信號(hào)，通過(guò)逆變橋向電機(jī)定子通以三相對(duì)稱電流，定子繞組電流與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。通過(guò)電流反饋實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)矢量控制，提高電機(jī)的出力?？刂评@組的電壓和電流即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1．電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)矩大，時(shí)間常數(shù)小，響應(yīng)快；&l

95、t;/p><p>　　2．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，無(wú)須維修；</p><p>　　3．電機(jī)系統(tǒng)具有直流電機(jī)的工作特性，控制特性好；</p><p>　　4．電機(jī)無(wú)勵(lì)磁損耗，定子電樞散熱條件好。</p><p>　　5.2 感應(yīng)同步器</p><p>　　感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式多極位置傳感元件。由于多極結(jié)構(gòu)，在電與磁兩方面

96、對(duì)誤差起補(bǔ)償作用，所以具有很高的精度。它的極對(duì)數(shù)可以做的很多。隨著極數(shù)的增加，精度會(huì)相應(yīng)提高。</p><p>　　感應(yīng)同步器按其運(yùn)動(dòng)方式可分為旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種。前者用來(lái)傳感和檢測(cè)角度位移信號(hào)，后者是傳感和檢測(cè)直線位移信號(hào)。在結(jié)構(gòu)上，兩者都包括固定和運(yùn)動(dòng)兩大部分對(duì)于旋轉(zhuǎn)式分別稱為定子和轉(zhuǎn)子；對(duì)于直線式分別稱為定尺和滑尺。</p><p>　　不論是旋轉(zhuǎn)式還是直線式，定、動(dòng)兩部分都是片狀，

97、因此有時(shí)統(tǒng)稱為定片和動(dòng)片。本轉(zhuǎn)臺(tái)使用的是旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器，下面對(duì)其結(jié)構(gòu)作以簡(jiǎn)單介紹。圖5.3是旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)原理圖。</p><p>　　圖5.3 旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)</p><p>　　定、轉(zhuǎn)子一般都用玻璃、不銹鋼、硬鋁合金等材料作基板（但由于加工問(wèn)題，一般不用玻璃），呈環(huán)狀。定子與轉(zhuǎn)子彼此相對(duì)的一面上均有導(dǎo)電繞組，繞租用銅箔構(gòu)成，厚度為0.05mm左右?；鶚O和繞組之間是經(jīng)過(guò)精

98、加工的絕緣層。繞組表面還要加一層和繞組絕緣的屏蔽層，屏蔽層材料采用鋁箔或鋁膜。</p><p>　　轉(zhuǎn)子繞組為連續(xù)式的，稱為連續(xù)繞組。它由有效導(dǎo)體、內(nèi)端部和外端部構(gòu)成。每根導(dǎo)體就是一個(gè)極，導(dǎo)體數(shù)就是極數(shù)。定子上是兩相正交繞組，做成分段式，稱為分段繞組。兩相交叉分布，相差90電角度。屬于同一相的各組繞組導(dǎo)體用連接線串聯(lián)起來(lái)。定、轉(zhuǎn)子的有效導(dǎo)體都是呈輻射狀。轉(zhuǎn)子繞組引線方式有三種：1直接由電纜引出；2借助電刷、集電環(huán)

99、引出；3借助裝在定、轉(zhuǎn)子基板內(nèi)圓處的環(huán)形變壓器耦合引出。</p><p>　　5.3 絕對(duì)式光電碼盤</p><p>　　光電碼盤具有精度較高、安裝調(diào)整方便、使用維護(hù)簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格相對(duì)便宜，所以在本次設(shè)計(jì)中采用RCN200型絕對(duì)式光電碼盤。目前，在許多高精度的機(jī)電控制系統(tǒng)中被廣泛用作角位置傳感器；實(shí)踐己證明使用光電式碼盤作為傳感器構(gòu)成測(cè)角反饋系統(tǒng)，可使數(shù)

100、字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，測(cè)試更方便。</p><p>　　絕對(duì)式碼盤的輸出信號(hào)經(jīng)處理后的二進(jìn)制數(shù)碼表示碼盤所在點(diǎn)的絕對(duì)角位置，所以叫絕對(duì)式光電碼盤。絕對(duì)式光電碼盤比較適合于做角位置控制系統(tǒng)的傳感器。</p><p>　　絕對(duì)式碼盤由三大部分組成包括旋轉(zhuǎn)的碼盤，光源和光電敏感元件。碼盤上有按一定規(guī)律分布的由透明和不透明區(qū)構(gòu)成的光學(xué)碼道圖案，它們是由涂有感光乳劑的玻璃質(zhì)（水晶）圓盤利用光刻技術(shù)

101、制成的。光源是超小型的鎢絲燈泡或者是一個(gè)固定光源。檢測(cè)光的元件是光敏二極管或光敏三極管等光敏元件。光源的光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，穿過(guò)碼盤的透光區(qū)，最后與窄縫后面的一排徑向排列的光敏元件耦合，使光敏元件輸出為高電平，代表邏輯“1”；若被不透明區(qū)遮擋，則光敏元件輸出為低電平，代表邏輯“0”。對(duì)于碼盤的不同位置每個(gè)碼道都有自己的邏輯輸出，各個(gè)碼道的輸出編碼組合就表示碼盤的這個(gè)轉(zhuǎn)角位置。</p><p>　　5.4 鋼絲滾道軸

102、承</p><p>　　圖5.4所示是鋼絲滾道軸承的結(jié)構(gòu)圖，鋼絲滾道軸承由軸承內(nèi)環(huán)、軸承外環(huán)、保持架、鋼球和4根鋼絲組成。</p><p>　　圖5.4 鋼絲滾道軸承結(jié)構(gòu)</p><p>　　鋼絲滾道軸承的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　（1）軸承的大小和外形可以根據(jù)需要制造，沒(méi)有固定的外形。</p><p>　　

103、（2）能承受很大的軸向和徑向力。</p><p>　?。?）滾珠與鋼絲的間隙可調(diào)，制造和安裝方便。</p><p>　?。?）在承受大軸向力和大直徑的場(chǎng)合使用很廣泛。</p><p>　?。?）重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低。</p><p>　　（6）結(jié)構(gòu)尺寸小、精度高、剛度高。</p><p>　　5.5 脹緊式聯(lián)軸器<

104、;/p><p>　　本轉(zhuǎn)臺(tái)使用的聯(lián)軸器是Z5型脹緊式聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)如圖5.5所示。</p><p>　　脹緊式聯(lián)軸器的主要用途是代替單鍵和花鍵的聯(lián)結(jié)作用，以實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的聯(lián)結(jié)。它可以傳遞扭矩、軸向力或兩者的復(fù)合負(fù)荷，使用時(shí)通過(guò)高強(qiáng)度螺栓和楔塊的作用，內(nèi)環(huán)與軸之間，外環(huán)與輪轂之間產(chǎn)生巨大抱緊力；當(dāng)承受負(fù)荷時(shí)，靠脹套與機(jī)件的結(jié)合壓力及相伴產(chǎn)生的磨擦力傳遞扭矩，當(dāng)承受負(fù)荷時(shí)，靠脹套與機(jī)件的結(jié)合壓

105、力及相伴產(chǎn)生的磨擦力傳遞扭矩，軸向力或二者的復(fù)合載荷。</p><p>　　圖5.5 Z5型脹緊式聯(lián)軸器</p><p><b>　　5.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章設(shè)計(jì)根據(jù)此次設(shè)計(jì)的精度要求完成驅(qū)動(dòng)精度、控制精度與檢測(cè)精度設(shè)計(jì)，選用了高精度驅(qū)動(dòng)元件和檢測(cè)元件，由于控制元件不屬于本設(shè)計(jì)內(nèi)容，所以驅(qū)動(dòng)元件選擇永磁交流伺服電機(jī)，

106、檢測(cè)元件選用了絕對(duì)式光電碼盤。根據(jù)傳動(dòng)精度要求選用高精度的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　智能掃描機(jī)械臺(tái)的設(shè)計(jì)好壞關(guān)系到觀測(cè)、追蹤、導(dǎo)航、控制等方面的精度，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要保證。本次設(shè)計(jì)是對(duì)智能掃描機(jī)械臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模擬設(shè)計(jì)過(guò)程，根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)完成了內(nèi)框的±90°回轉(zhuǎn)、中框、外框的&#

107、177;45°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)基本合理。本論文敘述了智能掃描機(jī)械臺(tái)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況、轉(zhuǎn)臺(tái)的工作原理、作用，主要針對(duì)智能掃描機(jī)械臺(tái)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)及詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論論證，同時(shí)進(jìn)行了必要的科學(xué)計(jì)算，包括對(duì)內(nèi)環(huán)、中環(huán)、外環(huán)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算與電機(jī)轉(zhuǎn)矩的校核；對(duì)各軸系的回轉(zhuǎn)精度和三軸的相交度進(jìn)行了分析與校核。本次設(shè)計(jì)全部采用了直接驅(qū)動(dòng)方式，減少了多機(jī)構(gòu)傳動(dòng)引起的誤差，理論上實(shí)現(xiàn)了高精度的要求。設(shè)計(jì)中還采用了脹緊套連接方式，

108、它不僅能保證軸與軸轂間的聯(lián)接強(qiáng)度，也能調(diào)節(jié)各框架軸線的垂直精度此后參照設(shè)計(jì)技術(shù)要求與參考資料選用了轉(zhuǎn)臺(tái)各軸系運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的零部件，并對(duì)所選部件進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　孫靖民.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　陳鐵鳴，王連明.機(jī)械設(shè)計(jì)[

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