（毕业设计全套）智能扫描机械台结构设计（打包下载）

如图.和图.所示为内环转角限位装置结构和外环转角限位装置结构由图.和图.可以看出，内环转角机械限位与外环转角机械限位装置结构相似，都是由两个固定的限位座和个运动的限位块组成。

为了缓冲和减小噪声，在固定的限位座上安装橡胶缓冲装置。

由于外环转动惯量较大，所以除在限位座上安装橡胶缓冲装置外，还安装有缓冲液压缸，进步改善缓冲的效果。

图.内环转角机械限位装置图.外环转角机械限位装置中环机械限位装置与内外环机械限位装置结构不同，其结构如图.所示图.外环转角机械限位装置由图.可以看出，外环机械限位装置由机械限位盘俯仰机械插销俯仰机械插销导套和限位缓冲橡胶等组成，俯仰机械限位盘随俯仰轴系起运动，运动范围由俯仰机械插销导套和限位缓冲橡胶等控制在。

当转台在不工作的时候，用机械插销固定俯仰轴系，使其不会左右运动。

.本章小结本章设计内容为此次设计的主要内容，详细设计了智能扫描机械台机械结构，其包括了内环中环外环的结构设计。

内环中环外环均采用电机直接驱动，由于该驱动需要较低转速和较大转矩，此电机为定做，所以这里就没有标出电机型号。

另外中轴和外环轴上的轴承亦是定做，故没有查出相应型号。

此章设计完成了三轴主要零件的刚度校核和三轴电机转矩的校核，选用了电机并对机械转角限位装置完成了设计。

根据次章设计基本完成了各主要部分的结构尺寸。

第章误差分析误差分析的主要内容是根据本次设计的相关技术要求，分析各轴的回转精度以及三轴的相交度。

.回转精度分析回转精度是影响转台技术指标的主要误差之，本节将对各轴的回转精度作以简要分析，滚动轴系回转精度由于滚动轴系的支承，我们采用钢丝滚道轴承。

此种轴承滚动体数目多，排列紧密，具有很强的误差均化能力。

其中，在载荷的分配方面，主支撑承担主要的轴向和径向负荷。

因此，这里着重考虑主要支承轴承引起的滚动轴的回转误差。

滚动轴承的有效直径，滚道基体的端跳动设计为，则由此造成的滚动轴的最大回转误差为由于钢丝直径不均匀造成钢丝滚道端跳动为，则由此造成的滚动轴的最大回转误差为钢球的直径误差为，则由此造成的滚动轴的最大回转误差为滚动轴总的回转误差为设计要求三轴的转角精度均为，即，显然，所以滚动轴系回转精度满足设计要求。

俯仰轴系回转精度对于转台俯仰轴系的支撑，我们采用的是两对角接触球轴承。

取两对轴承的平均跨距作为回转精度计算的轴承跨距。

中环轴轴承的最大径向跳动，轴承跨距，由此造成的中环轴的最大回转误差为轴承座孔不同轴度及最大径向跳动为，轴承跨距，则由此造成的中环轴的最大回转误差为框架两端轴头的最大不同轴度，轴承跨距，则由此造成的中环轴的最大回转误差为中环轴总的回转误差为由于，所以俯仰轴系回转精度满足设计要求。

方位轴系回转精度方位轴系的支承，我们也采用钢丝滚道轴承。

轴承的有效直径，滚道基体的端跳动设计为，则由此造成的方位轴的最大回转误差为由于钢丝直径不均匀造成钢丝滚道端跳动为，则由此造成的方位轴的最大回转误差为钢球的直径误差为，则由此造成的方位轴的最大回转误差为方位轴系轴总的回转误差为由于，所以俯仰轴系回转精度满足设计要求。

.三轴相交度分析滚动轴与俯仰轴的相交度滚动轴与俯仰轴的相交度误差主要是由滚动轴的径向误差和俯仰轴的径向误差造成的。

滚动轴的径向误差既与材料和加工有关又与装配有关，由.节的分析可知由材料和加工造成的径向误差为装配误差俯仰轴系的相交度误差，所以，满足要求。

俯仰轴与方位轴的相交度与滚动轴系和俯仰轴系径向误差产生的原因相同，方位轴的径向误差也是既与材料和加工有关又与装配有关。

同样，由.节的分析可知，方位轴系的，装配误差联轴器误差相交度误差.，所以，满足要求。

.本章小结根据此次设计的相关技术要求在本章内容中主要完成对于误差的分析。

回转精度是影响转台技术指标的主要误差之，本章详细地分析了各轴的回转精度，也分析了由与材料加工和装配有关的径向误差造成的相交度误差，并对回转精度和相交度进行了校核。

第章测量及其它元件简介三轴伺服转台般由机械部分驱动部分控制系统和检测系统四部分组成。

各部分都对转台的技术指标有重要影响，转台的精度也由这四部分的精度组成。

机械部分的精度主要由结构和加工来决定，驱动部分的精度主要由驱动元件的精度决定，控制系统和检测系统的精度主要由控制和检测元件的精度和性能决定。

本转台所用到的驱动元件为永磁交流伺服电机，测量元件有感应同步器和光电码盘，其它元件有联轴器钢丝滚道轴承等，本章将对这些元件的结构及工作原理作以简单介绍.直流无刷电机直流无刷电动机驱动系统由电机本体和驱动控制电路及位置传感器组成，具体如图.所示，电机本体结构如图.所示。

定子采用三相对称绕组，转子由转子磁钢激励，磁路为径向结构，瓦形磁钢粘接在转子铁心上，定转子采用分装形式，位置传感器为光电编码器，与电机同轴安装，用来检测电机转子的位置。

图.电机系统示意图图.电机结构示意图驱动控制电路将位置传感器检测的转子位置信号处理成三相正弦脉宽调制信号，通过逆变桥向电机定子通以三相对称电流，定子绕组电流与转子磁场相互作用产生电磁转矩。

通过电流反馈实现准矢量控制，提高电机的出力。

控制绕组的电压和电流即可实现电机的转速和转矩控制。

无刷直流电动机具有如下特点．电机的峰值转矩大，时间常数小，响应快．结构简单，可靠性高，无须维修．电机系统具有直流电机的工作特性，控制特性好．电机无励磁损耗，定子电枢散热条件好。

.感应同步器感应同步器是种电磁感应式多极位置传感元件。

由于多极结构，在电与磁两方面对误差起补偿作用，所以具有很高的精度。

它的极对数可以做的很多。

随着极数的增加，精度会相应提高。

感应同步器按其运动方式可分为旋转式和直线式两种。

前者用来传感和检测角度位移信号，后者是传感和检测直线位移信号。

在结构上，两者都包括固定和运动两大部分对于旋转式分别称为定子和转子对于直线式分别称为定尺和滑尺。

不论是旋转式还是直线式，定动两部分都是片状，因此有时统称为定片和动片。

本转台使用的是旋转式感应同步器，下面对其结构作以简单介绍。

图.是旋转式感应同步器的结构原理图。

图.旋转式感应同步器结构定转子般都用玻璃不锈钢硬铝合金等材料作基板但由于加工问题，般不用玻璃，呈环状。

定子与转子彼此相对的面上均有导电绕组，绕租用铜箔构成，厚度为.左右。

基极和绕组之间是经过精加工的绝缘层。

绕组表面还要加层和绕组绝缘的屏蔽层，屏蔽层材料采用铝箔或铝膜。

转子绕组为连续式的，称为连续绕组。

它由有效导体内端部和外端部构成。

每根导体就是个极，导体数就是极数。

定子上是两相正交绕组，做成分段式，称为分段绕组。

两相交叉分布，相差电角度。

属于同相的各组绕组导体用连接线串联起来。

定转子的有效导体都是呈辐射状。

转子绕组引线方式有三种直接由电缆引出借助电刷集电环引出借助装在定转子基板内圆处的环形变压器耦合引出。

.绝对式光电码盘光电码盘具有精度较高安装调整方便使用维护简单对环境无特殊要求可靠性好等优点，而且价格相对便宜，所以在本次设计中采用型绝对式光电码盘。

目前，在许多高精度的机电控制系统中被广泛用作角位置传感器实践己证明使用光电式码盘作为传感器构成测角反馈系统，可使数字控制系统的设计更简单，测试更方便。

绝对式码盘的输出信号经处理后的二进制数码表示码盘所在点的绝对角位置，所以叫绝对式光电码盘。

绝对式光电码盘比较适合于做角位置控制系统的传感器。

绝对式码盘由三大部分组成包括旋转的码盘，光源和光电敏感元件。

码盘上有按定规律分布的由透明和不透明区构成的光学码道图案，它们是由涂有感光乳剂的玻璃质水晶圆盘利用光刻技术制成的。

光源是超小型的钨丝灯泡或者是个固定光源。

检测光的元件是光敏二极管或光敏三极管等光敏元件。

光源的光通过光学系统，穿过码盘的透光区，最后与窄缝后面的排径向排列的光敏元件耦合，使光敏元件输出为高电平，代表逻辑若被不透明区遮挡，则光敏元件输出为低电平，代表逻辑。

对于码盘的不同位置每个码道都有自己的逻辑输出，各个码道的输出编码组合就表示码盘的这个转角位置。

.钢丝滚道轴承图.所示是钢丝滚道轴承的结构图，钢丝滚道轴承由轴承内环轴承外环保持架钢球和根钢丝组成。

图.钢丝滚道轴承结构钢丝滚道轴承的主要特点如下轴承的大小和外形可以根据需要制造，没有固定的外形。

能承受很大的轴向和径向力。

滚珠与钢丝的间隙可调，制造和安装方便。

在承受大轴向力和大直径的场合使用很广泛。

重量轻转动惯量低。

结构尺寸小精度高刚度高。

.胀紧式联轴器本转台使用的联轴器是型胀紧式联轴器，其结构如图.所示。

胀紧式联轴器的主要用途是代替单键和花键的联结作用，以实现轴与轴上零件的联结。

它可以传递扭矩轴向力或两者的复合负荷，使用时通过高强度螺栓和楔块的作用，内环与轴之间，外环与轮毂之间产生巨大抱紧力当承受负荷时，靠胀套与机件的结合压力及相伴产生的磨擦力传递扭矩，当承受负荷时，靠胀套与机件的结合压力及相伴产生的磨擦力传递扭矩，轴向力或二者的复合载荷。

图.型胀紧式联轴器.本章小结本章设计根据此次设计的精度要求完成驱动精度控制精度与检测精度设计，选用了高精度驱动元件和检测元件，由于控制元件不属于本设计内容，所以驱动元件选择永磁交流伺服电机，检测元件选用了绝对式光电码盘。

根据传动精度要求选用高精度的运动传动件。

结论智能扫描机械台的设计好坏关系到观测追踪导航控制等方面的精度，是实现自动化的重要保证。

本次设计是对智能扫描机械台的结构设计的模拟设计过程，根据题目的设计要求，本次设计完成了内框的回转中框外框的回转运动。

设计结构基本合理。

本论文叙述了智能扫描机械台的国内外发展概况转台的工作原理作用，主要针对智能扫描机械台机械部分的设计，对转台的总体结构及详细结构进行了理论论证，同时进行了必要的科学计算，包括对内环中环外环的转矩计算与电机转矩的校核对各轴系的回转精度和三轴的相交度进行了分析与校核。

本次设计全部采用了直接驱动方式，减少了多机构传动引起的误差，理论上实现了高精度的要求。

设计中还采用了胀紧套连接方式，它不仅能保证轴与轴毂间的联接强度，也能调节各框架轴线的垂直精度此后参照设计技术要求与参考资料选用了转台各轴系运转所需要的零部件，并对所选部件进行简要的分析。

参考文献孙靖民.现代机械设计方法.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，.陈铁鸣，王连明.机械设计.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，.王连明.简明机械设计手册.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，.郎需英．三轴惯导测试转台．北京系统仿真学报，.赵经文，王铎．理论力学下册．北京高等教育出版社，赵九江，张少实，王春香．材料力学．哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，．王连明.机械设计课程设计.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，.成大先.机械设计手册单行本．北京化学工业出版社，.肖万选.前灯雷达天线转台系统结构分析.电子机械工程.年第期.肖万选，杨锡和，石辉.天线外场测试转台结构技术研究.电子机械工程.年第期.肖万选.天线稳定转台系统结构设计技术研究.舰船电子对抗.年第期.肖万选，王喜坤.舰载雷达天线转台基座的结构分析.电子机械工程.年第期.刘长海.舰载雷达天线转台系统的装配设计及运动仿真.电子机械工程.年第期.肖万选.天线转台驱动系统的轴向固定方式.电子机械工程.年第期.肖万选.种雷达天线转台系统的结构分析.舰船电子对抗.年第期.肖万选.几种天线测试转台的传动型式.电子机械工程.