雷达频率机械调控机构的设计.docx

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雷达频率机械调控机构的设计

1绪论

1.1频率调节机构

　　随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元，已逐步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。

由集成芯片和一些外围电路构成的各种自动控制、自动测量、自动显示电路遍及各种电子产品和设备。

数字系统和数字设备已广泛应用于各个领域，更新换代速度可谓日新月异。

　　在电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。

供消费用的微波炉和电视、先进的工业控制系统、空间通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中无一不用到数字技术。

数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。

频率计是现代通信测量设备系统中不可缺少的测量仪器，不但要求电路产生频率准确的和稳定度高的信号，而且能方便的改变频率。

频率计主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式和混合式四种。

直接式的优点是速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。

锁相式的优点是相位同步的自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。

直接数字式的优点是电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。

随着单片锁相式数字频率计的发展，锁相式和数字式容易实现系列化、小型化、模块化和工程化，性能也越来越好，已逐步成为两种最为典型，用处最为广泛的数字频率计。

1.2蜗轮蜗杆简介

蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。

蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。

蜗轮蜗杆正确啮合的条件

　　1、中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角且为标准值，即==m，==

　　2、当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋

蜗轮蜗杆

线旋向必须相同。

　　3、几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题　1.蜗杆导程角（）是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小于啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。

　　4、引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。

　　5、蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。

　　6、与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等于，而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等于，而是。

　　7、蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点K处方向、方向（平行于螺旋线的切线）及应垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用“右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指”来判定。

蜗轮及蜗杆机构的特点

　　1、可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑

　　2、两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构

　　3、蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小

4、具有自锁性。

当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁

性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。

如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。

　　5、传动效率较低，磨损较严重。

蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。

另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高

　　6、蜗杆轴向力较大。

应用

　　蜗轮及蜗杆机构常被用于两轴交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作的场合

1.3本课题研究的背景

雷达工作原理核心是雷达发射一定频率的电磁波，并接收目标反射回来的回波，根据回波判定目标的某些状态。

雷达发射的电磁波的频率就是它的工作频率。

工作频率对雷达起着倏关重要的作用，直接影响雷达的探测距离、角分辨率、多普勒测速性能和雷达的尺寸、重量和造价等。

前用的雷达工作频率范围为500-40，000兆赫，一些特殊用途的雷达的工作频率则超出了上述范围，如超视距雷达的工作频率低到2-5兆赫，而毫米波雷达的工作频率达到94，000光赫。

对于一种特定的雷达，它的最佳工作频率由它所要完成的任务决定。

同时，工作频率的选择又是对雷达的尺寸、发射功率、天线波束宽度等的综合考虑。

雷达尺寸频率越低，电磁波的波长越长，产生产发射电磁波的发射管的尺寸就越大，同时重量越重；反之，频率越高，发射管的尺寸越小，重量也随之减少，这样，就可以在一些空间受限的场合使用（如机载雷达）。

波束宽度深人的理论分析表明，雷达的波束宽度与波长成正比，而与天线尺寸成反比。

所以，为了达到相同的角分辨力，频率越高，波长越短，所需天线尺寸也越小。

大气衰减电磁波在大气中传播时，由于大气的吸收和散射而发生衰减，频率越高，衰减越多。

频率低于100兆赫时，这种衰减可以忽略，因而能够传播得很远，例如，工作频率很低的超视距雷达可以有几千公里的探测范围;频率高于10,00O兆赫时，衰减就很严重了，例如，毫米波雷达难以达到很远的距离。

多普勒效应多普勒频移不仅与目标和雷达的接近速度成正比，而且与波的频率成正比，频率越高，多普勒频移越显著。

但是，过人的多普勒频移有时也会造成麻烦，所以在某些场合需要限制雷达的工作频率，但在另一些场合，又需要选择相当高的频率，以提高多普勒测速的灵敏度。

背景噪声雷达的回波信号受到噪声的干扰，这些噪声一方面来源于雷达接收机内部，另一方面来源于宇宙空间存在的电磁辐射和大气变化带来的噪声，即背景噪声。

背景噪声主要包括宇宙电磁辐射和大气噪声。

宇宙噪声在低频段较高，而大气噪声在高频段较高。

很多雷达的噪声主要来源于内部，但当雷达需要很远的探测范围而使用低噪声的接收机时，背景噪声就占据主导地位

1.4探究本课题的研究意义

频率捷变雷达的发展

发射的相邻脉冲的载频在一定频带内随机快速改变的脉冲雷达。

这种雷达可以有效地对抗窄带瞄准式有源干扰，而且还具有加大探测距离、提高测角精度、抑制海浪杂波等优点。

大多数军用雷达都采用这种体制，并已逐渐推广到民用船载雷达。

频率捷变雷达可分为非相干频率捷变雷达和全相干频率捷变雷达两类。

非相干频率捷变雷达采用频率捷变磁控管作为振荡源的雷达。

这种雷达于60年代初期研制成功，当时采用了旋转调谐磁控管作为频率捷变磁控管。

这种磁控管后来也常为非相干频率捷变雷达所采用。

这种雷达主要由频率捷变磁控管、压控本振器和频率跟踪器三部分组成（图1非相干频率捷变雷达框图）。

①频率捷变磁控管：

常用的有旋转调谐、抖动调谐、精确调谐、音圈调谐、压电调谐等。

在低微波段主要采用旋转调谐；在高微波段主要采用压电调谐。

②压控本振：

60年代采用返波管，70年代以来主要采用变容管（见微波二极管）调谐微波半导体振荡器。

在低微波段常用晶体管振荡器；在高微波段则常用体效应管（见晶体二极管或场效应管（见晶体三极管振荡器。

③频率跟踪器：

预测磁控管的发射频率（或直接利用磁控管频率传感器给出的频率读出信号），使压控本振频率跟上磁控管腔体调谐频率的变化，并在雷达发射时根据准确的发射频率对本振进行微调，使其和发射频率相差一个中频。

非相干频率捷变雷达结构简单，易于实现，造价低廉，但是不易控制发射频率，发射信号的频率稳定度差，无法和动目标显示体制兼容。

全相干频率捷变雷达主要是由主振放大链构成的频率捷变雷达。

这种雷达于60年代后期研制成功（图2全相干频率捷变雷达框图）。

全相干频率捷变雷达的核心是捷变频率合成器，它能产生快速捷变的发射信号和本振信号，而且频率稳定度很高。

这种频率合成器通常用晶振-倍频链直接合成,或者是用高速锁相环间接合成，所产生的发射信号经过功率放大链放大后发射出去。

功率放大链的前级通常采用小功率和中功率行波管，末级则常采用大功率行波管、行波速调管或正交场器件（见正交场放大管）。

全相干频率捷变雷达易于实现可控捷变，可以和脉冲压缩、动目标显示等体制相结合；但是造价昂贵，技术复杂。

性能频率捷变雷达具有抗干扰能力强、增大探测距离、提高测角精度和抑制海浪杂波干扰等主要优点。

①抗干扰能力强：

专为提高抗干扰能力而设计的频率捷变雷达，脉间最大频差可达到雷达的整个工作频带。

由于发射载频作脉间捷变，有利于防止侦察。

它具有很强的抗瞄准式有源干扰的能力，因为干扰机很难跟上雷达脉间捷变的调谐速率。

即使干扰机采用极高速率的电子调谐，也只能在接收到雷达信号后才能跟上。

为有效地干扰频率捷变雷达，必须采用宽带阻塞式干扰。

这就迫使干扰机把功率分散到很宽的频带上去，从而降低干扰的功率密度。

②增大雷达的探测距离：

由于频率捷变雷达把目标回波的慢起伏变为脉间不相关的快起伏，从而减小了起伏损失,增大了探测距离。

频率捷变的增益主要取决于独立脉冲数。

为使相邻脉冲不相关,要求相邻频差大于临界频率。

这一临界频率和目标的径向尺寸成反比，通常约在几十兆赫范围内。

实测表明，在高检测概率（80％以上）时，频率捷变雷达的探测距离比固定频率雷达大20％～30％。

③提高测角精度：

跟踪雷达在近距离的测角误差，主要是由目标视在反射中心的抖动所引起的。

采用频率捷变后也可以使这种角度误差由慢抖动变为快抖动，然后被伺服系统的大时间常数所平滑。

单脉冲跟踪雷达采用频率捷变后，可以把近距离的跟踪精度提高2～3倍。

对于圆锥扫描雷达,虽然频率捷变也可减小角度抖动,但却增加了在扫描频率附近幅度起伏的分量，因而频率捷变的效果不如单脉冲雷达显著。

④抑制海浪杂波干扰：

同一距离单元的海浪杂波通常有较长的相关时间，因而不能依靠积累的方法来抑制。

采用频率捷变可以去除海浪杂波的相关性。

虽然这时目标回波也会失去相关性，但幅度起伏的方差减小而更接近平均值，因而采用积累后可以改善杂波上的可见度。

频率捷变雷达还有很多其他优点，如能减小回波幅度起伏的方差，提高对雷达目标截面积测量的精度，从而提高地貌测量雷达对目标性质的分辨能力。

此外，它还能消除工作在相同频段雷达间的相互干扰，消除由超折射引起的二次或多次环绕回波等。

使用中的非相干和全相干雷达大多数可以改装为频率捷变雷达，尤其是非相干雷达更易改装。

频率捷变雷达的主要缺点是不易与动目标显示和脉冲多普勒体制兼容。

只有全相干雷达可采用分组捷变的方法，部分地解决这个问题。

脉间捷变和动目标显示完全兼容，只能在近程、高重复频率雷达中才能实现，但构成更为复杂。

趋势频率捷变雷达正向自适应方向发展。

自适应抗干扰频率捷变雷达能测出干扰信号频谱中的最弱点的频率，并自动地快速捷变到这一最弱点。

自适应频率捷变跟踪雷达还能自动跳到回波幅度最强即角度误差最小的频率。

人们正在研究把频率捷变同自适应旁瓣对消技术结合起来，以便同时具备对抗自备式干扰机和掩护式干扰机的能力。

2雷达频率调节机构的工作原理和设计方案

2.1频率调节机构工作原理

本设计通过调节面板上的旋转旋钮从而带动涡轮转动，并通过蜗轮蜗杆机构的传动特征带动蜗杆上下移动，并通过连接轴把蜗杆和探头连接，从而使探头随着蜗杆而上下移动，即实现电感销的上下移动，最后实现频率的调节

2.1.1蜗轮部分

蜗轮是作为交错轴齿轮副中的大齿轮，与配对蜗杆相啮合的齿轮。

蜗轮放在蜗轮箱里，与其相对应的的蜗杆相配合，它们之间有一定的传动比，可以按照一定的比例来传递力，并改变运动形式。

2.1.2蜗杆部分

蜗杆只具有一个或几个螺旋齿，并且与蜗轮啮合而组成交错轴齿轮副的齿轮。

其分度曲面可以是圆柱面，圆锥面或圆环面。

从外形上看，蜗杆类似螺栓，蜗轮则很象斜齿圆柱齿轮。

工作时，蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。

为了改善轮齿的接触情况，将蜗轮沿齿宽方向做成圆弧形，使之将蜗杆部分包住。

这样蜗杆蜗轮啮合时是线接触，而不是点接触。

2.1.3连轴部分

轴（shaft）是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。

轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。

一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。

机器中作回转运动的零件就装在轴上。

2.1.4轴结构设计

轴的结构

　　轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。

它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。

设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，以下是一般轴结构设计原则：

　　1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状；　　2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整；　　3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施；　　4、便于加工制造和保证精度。

2.1.5轴扭转刚度

　　轴的扭转刚度校核是计算的轴的工作时扭转变形量，是用每米轴长的扭角度量的。

轴的扭转变形要影响机器的性能和工作精度，如内燃机凸轮轴的扭转角过大，会影响气门的正确启闭时间；龙门式起重机运动机构传动轴的扭转角会影响驱动轮的同步性；对有发生扭转振动危险的轴以及操纵系统中的轴，都需要有较大的扭转刚

2.1.6磨损分析

磨损原因

　　轴类磨损是轴使用过程中最为常见的设备问题。

轴类出现磨损的原因有很多，但是最主要的原因就是用来制造轴的金属特性决定的，金属虽然硬度高，但是退让性差（变形后无法复原

轴

），抗冲击性能较差，抗疲劳性能差，因此容易造成粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、微动磨损等，大部分的轴类磨损不易察觉，只有出现机器高温、跳动幅度大、异响等情况时，才会引起人们的察觉，但是到人们发觉时，大部分轴都已磨损，从而造成机器停机。

针对技术

　　大型设备轴头磨损后的修复是一个值得关注的问题。

当轴的材质为45号钢（调质处理）时，如果仅采用堆焊处理，则会产生焊接内应力，在重载荷或高速运转的情况下，可能在轴肩处出现裂纹乃至断裂的现象。

如果采用去应力退火，则难于操作，且加工周期长，检修费用高。

当轴的材质为HT200时，采用铸铁焊也不理想。

　　国内针对轴类磨损一般采用的是补焊、襄轴套、打麻点等，如果停机时间短又有备件，一般会采用更换新轴，一些维修技术较高的企业会采用电刷镀、激光焊、微弧焊甚至冷焊等，这些维修技术需要采购高昂的设备和高薪聘请技术工人，国内一些中小企业一般通过技术较高外协来帮助修复高价值轴，只不过要支付高昂的维修费用和运输费用。

修复技术

对于以上修复技术，在欧美日韩企业已不太常见，因为传统技术效果差，而激光焊、微弧焊等高级修复技术对设备和人员要求高，费用支出大，现在欧美日韩一般采用的是福世蓝高分子复合材料技术和纳米技术，现场操作，不仅有效提升了维修效率，更是大大降低了维修费用和维修强度。

[1]　　因金属材质为“常量关系”，虽然强度较高，但抗冲击性以及退让性较差，所以长期的运行必造成配合间隙不断增大造成轴磨损，意识到这种关键原因后，欧美新技术研究机构研制的高分子复合材料即具有金属所要求的强度和硬度，又具有金属所不具备的退让性（变量关系），通过“模具修复”、“部件对应关系”、“机械加工”等工艺，可以最大限度确保修复部位和配合部件的尺寸配合；同时，利用复合材料本身所具有的抗压、抗弯曲、延展率等综合优势，可以有效地吸收外力的冲击，极大化解和抵消轴承对轴的径向冲击力，并避免了间隙出现的可能性，也就避免了设备因间隙增大而造成相对运动的磨损，所以针对轴与轴承的静配合，复合材料不是靠“硬度”来解决设备磨损的，而是靠改变力的关系来满足设备的运行要求。

此处省略 NNNNNNNNNNNN字。

如需要完整说明书和设计图纸等.请联系在线扣扣：

九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！

全部设计都已通过答辩

结束语

本毕业设计通过对雷达频率调控机构的设计，着重分析了频率调节的工作原理以及传动机构的原理，我此次的设计主要是频率调节机构的设计。

通过对蜗轮蜗杆结构的分析、设计、计算和校核，具体分析了各个传动所需的计算过程，并进行校核，部分零件的设计图样附图所示。

通过一系列的计算，设计及校核，各个传动机构均满足机器要求，结合实际需要，就将此设计应用于实际生产中提供了可能。

通过不断的改进，使我此次设计的机器效率高、操作简单、维护方便，能够迎合市场要求。

通过此次毕业设计，我收获了很多东西，以前的学习一直仅限于理论知识的学习，很多实际的问题没有碰到，理论的设计往往是在理想的情况下进行的，以至于让我误认为设计是一项简单的工作。

刚开始接触到毕业设计时我仍然抱着原来的心态，结果发现真正的设计是需要考虑很多实际问题的，于是我开始认真的研究我所需要设计的课题。

在老师的指导下，我努力的搜索一些与本课题相关的资料，认真的听老师的讲解，最后终于理解了卷管机的工作原理和传动路线，实现了生产实践和理论知识的融合与飞跃。

在此次毕业设计中，经过这段时间指导老师的谆谆教诲，使我巩固了以前好多似是而非的机械概念和设计理念，也使我对机械有了一个更加明确清晰的概念，并且对本行业有了一个全新的认识，亲身体会到了作为设计师在设计过程中认真和严谨的重要性。

随着本学期毕业设计的结束，我的大学生活也即将画上了句号。

回想大学里经历的种种，很多事情都深深的印在了我的脑海里，那些值得记忆的事情，那些值得回味的时光，那些让我敬畏的老师，那些让我感动的同学，那么多次携手共事，那些英姿飒爽的身影，那些激情澎湃的演说，还有这次花费很大心血所做的毕业设计，这些东西都如烙铁一般深深的印在了我的心里。

“我的大学需要一辈子去忘记”，也许一辈子也忘不了，每一次付出，每一份收获，点点滴滴的感动，点点滴滴的欣慰，简简单单的快乐和悲伤，这一切将会激励着我勇往直前。

致谢

毕业设计即将完成，在这段时间里，，我们的指导老师郭长江老师给了我很大的帮助，他是一个特别好的老师，不管在什么情况下都能不厌其烦的给我讲解，我不是一个聪明的学生，曾经我也很苦恼，我怎么样才能让老师轻松的传授给我知识呢，但是自从跟着郭老师做毕业设计，他教我如何拓展知识面，他教我如何捕捉有用的信息，他一直在鼓励我，帮我建立自己的信心。

每次看到郭老师拖着疲惫的身体仍然坚持为我们指导，我们都觉得很愧疚也很心疼，一个如此无私和高尚的老师在坚持不懈的帮助你，试问谁又忍心轻易放弃自己的设计。

一直以来我都比较喜欢我们这个团队，不是因为我们优秀，而是因为我们有一个优秀负责的指导老师，在他的指导下，即使再怎么不上进的学生也会受到感染，积极主动的工作的。

另外我还要感谢郭老师的爱人——同样也是我们的老师——杨老师，感谢杨老师一直以来对我们的支持和鼓励。

老师的这种大爱与恩情让我们无以为报，唯有努力积累知识，把自己的毕业设计圆满完成。

另外我还要感谢我们这个设计团队，虽然每个人的设计课题都不一样，但是我们是一起学习一种新的制图软件，我们习惯把自己的设计方案拿出来讨论一下，我们一直在一个实验室做毕业设计，有太多的帮助与交流。

也正是这拨同学一直激励着我坚持下去，也正是这拨同学认真的帮我纠正错误，使我能够及时的扭转自己错误的思维，谢谢大家。

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