智能扫描机械台设计Word下载.docx

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内环：

中环：

外环。

ABSTRACT

Threeshaftsradarsimulationturntableisonetypeofthethreeshaftsturntable.Thethreeshaftsradarsimulationturntableinthisdesignismainlyusedtotestacertaintypeofairborneradar.Thesimulationturntablehasgreatinfluenceonthereliabilityandcredenceofexperimentation,sotheprecisionaccuracyofacertaintypeofairborneradarisbasedonsimulationturntable.Thispaperdiscussesdetailedlythedesignofmechanicalstructureofthethreeshaftsradarsimulationturntable.Thenusestheprincipletodemonstrateitanddothenecessarycalculation.Atthesametime,introducetheprincipleandstructureofmeasurementcomponentsandclutchandothercomponentsusedintheturntableinbrief.Thisdesigncloselyrevolvesaroundeverytargetsindesignassignment,andspreadsoutfrominnerframetoouterframestepbystep.Thechiefcontentofthispaperinvolvesthedemonstrationofthegeneralstructure,thedesignofthedetailedstructureandtheanalysisoferroroftheturntable.Combiningthedesigningcharacteroftheturntable,thispaperemphaticallydiscussestheideaandtheprocessindesigningtheturntable.

Keywords：

；

ThreeAxissimulationturntable；

Airborneradar；

Measuringelement；

Coupling；

Innerring；

Central；

Outerring

第1章绪论

1.1课题背景

远古时代，人类的祖先面对着充满神秘色彩的天空，编织出许多美丽、动人的神话、传说故事。

这些故事经过无数代人的流传，便真有了冒险者，不惜生命代价尝试原始的飞行探险。

1903年12月17日，莱特兄弟第一架动力飞机的试飞成功，使人类飞行的梦想变为现实。

但是人类并没有为此而满足，他们将眼光瞄准了更遥远的宇宙空间。

1926年3月16日，美国人戈达德制成了世界首枚液体火箭。

1957年苏联卫星首次进入太空。

1969年7月20日，阿波罗11号飞船登月成功。

1981年4月12日，世界上第一架航天飞机哥伦比亚号发射。

从此人类进入了宇宙探险时代。

最早，飞行器上天之前要用许多实物进行实验研究，这样不仅造成许多财力、物力、和人力的浪费，而且有限的实验所获得的规律也不是十分的准确，其中存在很大的偶然性。

随着人类航天活动的越来越频繁，对设备的可靠性及经济性的要求也越来越高。

尤其是近几年来几次重大的航天飞行事故促使人们对以往的实验手段进行了深刻的反省，开始了仿真测试设备的研究，仿真转台就是在这样的背景下产生和发展起来的。

二十世纪七十年代后，计算机尤其是数字计算机的发展为仿真技术提供了更高的技术基础。

现在仿真转台已应用到航空、航天设备的研制和测试的各个环节。

1.2智能扫描机械台结构设计的国内外发展状况

1.2.1智能扫描机械台的发展状况

美国是世界上最早研制和使用转台的国家，它的第一台转台于1945年诞生于麻省理工学院。

从那时起直到现在，美国的转台研制和使用，无论在数量、种类，还是在精度和自动化程度上都居于世界领先水平，代表了当今世界转台的发展水平和方向。

此外，英、法、德、俄等国也投入了大量的人力、财力进行仿真转台的研究。

但是以美国最为典型，下面主要以美国的转台研究和发展为例进行介绍。

回顾美国转台的发展过程，大体可以分为以下几个阶段：

第一阶段的主要标志：

用机械轴承支撑台轴，轴的驱动采用交流力矩电机。

1945年，美国麻省理工学院仪表实验室研制成功世界上第一台转台，开始了转台发展的第一个阶段。

此转台后来命名为A型台，台轴的支撑采用一般的滚珠轴承，轴的驱动直接用交流力矩电机完成。

在A型台的基础上，于1950和1953年又相继研制出了B型台和C型台。

第二阶段的主要标志：

采用液体静压轴承支撑台体，用支流力矩电机驱动轴系。

1956年，美国开始研制液体静压轴承转台，并研制出了D型液体轴承台，他的摩擦力矩仅为C型转台的1/8，有利于提高精度。

从五十年代开始，除了麻省理工学院，美国还有一些公司也开始研制转台。

如Carco公司于1967年生产了T-025、026和081型转台。

Fecker公司于1964年和1965年先后生产了352型、452型转台。

1968年，E型台的研制成功被认为是美国转台发展的第二个阶段。

E型台的主要材料是非磁性材料356号铝，采用轴向和径向带有压力补偿的液体轴承，并在耳轴上采用了空气轴承。

第三阶段的主要标志：

采用计算机控制和测试自动化技术。

从1968年到1969年Fecher公司生产了3768、3769型单轴转台及5768、5569型双轴转台，这期间一个引人注目的发展是这几类转台均采用数字计算机进行控制，其中5569型转台还可用数字计算机进行自动测试，可工作在伺服、同步速率、辅助速率、数字位置、自动转位及纸带定位等状态。

1969年之后，美国的转台设计和制造进入了系列化阶段，技术得到发展和完善，相应地转台也成为一种广泛使用的测试设备。

从那时起至今，位于宾西法尼亚洲匹兹堡的CGC公司成为美国制造惯性导航测试设备和运动模拟系统的主要厂商，并一直代表着美国乃至世界惯性设备，尤其是转台的发展水平。

CGC公司于六十年代末至七十年代初研制了51系列转台，包括51A型、51C型、51D型、和51G型等。

这一系列转台的主要特点是：

台体形式为双轴台，采用气浮轴承。

从七十年代初开始，CGC着手研制53系列多轴转台。

先后研制成功了53B、53D、53E、53G、53W等型转台。

53系列转台的主要特点是：

台体形式均为多轴台，普遍采用气浮轴承，轴系回转精度和正交精度均达到角秒级；

使用感应同步器作测角元件。

CGC生产的51系列双轴台和53系列多轴台在控制上均采用了MPACS30H系列模块化精密角度控制系统，这一系统的应用是转台技术的重大发展。

从此，转台进入了计算机控制和测试自动化阶段。

1984年，CGC公司提出了改进的三轴台（ImprovedThreeAxisTestTable,简称ITATT）的制造方案。

在CGC的设计制造方案中，规定ITTATT是一台超精密三轴设备。

ITATT三轴测试转台可用于舰船导航和空间传感器的测试，还可用于战略系统的测试。

ITATT转台在制造方案中采用了新材料和许多新技术。

在台体材料与机械结构方面，采用了石墨复合材料——碳纤维增强塑料级球形结构改善了转台的对称性及偏转特性。

在轴承方面采用有缘磁悬浮轴承。

在电机方面使用多相感应式电机。

用滚环代替滑环，降低了摩擦力矩，提高了高速平稳性和控制精度，同时提高了可靠性。

在测角系统中，将感应同步器和绝对光学编码器结合使用。

在控制方面，采用了数字状态反馈技术为误差补偿创造了条件。

采用了这些新技术之后，高精度三轴转台ITATT的技术指标比以前的转台提高一个数量级以上。

表1.1是几种型号的三轴转台与ITATT的技术指标：

表1.1几种型号的三T的技术指标比较轴转台与ITAT

型

号

三根轴的摆动

轴的正交度

轴的定位精度

最大

指向

误差

速率不平稳性

内

框

轴

中

外

内框

轴/中

框轴

中框

轴/外

0.25

0.35

2.1

0.9

0.46

0.74

1.3

5.8

150

0.5

0.41

0.65

1.5

1.9

0.6

0.52

5.5

50

0.15

0.7

1.4

0.95

0.77

0.75

4.3

0.45

0.12

0.01

0.64

0.58

0.98

2.3

200

0.33

0.47

0.4

0.84

2.7

30

ITATT

0.03

0.02

0.0.

0.11

2

1.2.2国内智能扫描机械台的发展状况

国内自六十年代中期开始转台的研制工作，其发展状况大致如下：

1966年，707所开始研制DT-1型单轴低速转台，1974年进行全面的精度测定，1975年通过鉴定。

该台由机械台体和电子控制箱两部分组成，采用气浮轴承，交流力矩电机直接驱动，用感应同步器和旋转变压器组成测角系统。

1975年，303所研制成功了SFT-1.1型伺服台，首次应用光栅为精密测角元件。

该伺服台与美国Fecker公司生产的200型转台一样，可提供三种工作状态。

1979年，哈尔滨工业大学和原六机部6354所及441厂合作研制出我国第一台双轴伺服转台——TPCP-1型双轴气浮轴承台，又称7191双轴台。

1982年，6354所研制成了7191-Ⅱ型双轴台，该台是在7191转台的基础上研制的，提高了可靠性。

1983年，航天部一院13所研制了SSFT型双轴伺服台，该转台是我国最大的双轴伺服台。

1984年，哈工大与6354所共同承担了计算机控制双轴转台，即