三轴雷达仿真转台机械结构设计
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立题的目的和意义
本转台主要用于测试机载雷达跟踪目标的灵敏性,模拟雷达在跟踪动态目标时的现场实际运动情况。它在机载雷达的研制和实验室测试方面具有不可替代的作用。
1.4 本文主要工作
本论文主要将完成对三轴雷达仿真转台的总体设计,对三轴雷达仿真转台机械结构的详细设计：对内中外三环的转矩的计算与三轴各轴电机的转矩校核，根据本次设计的相关技术要求对本转台的误差分析。
第2章三轴雷达仿真转台总体设计
2.1 转台技术要求
转台总体设计是转台设计中的关键环节，它对转台所能达到的技术性能和经济性起着决定性的作用。本次设计所要达到的技术要求如下：
1．负载尺寸：
2．负载重量：150kg
3．转角范围：内环±90°，中、外环±45°
4．最大角速度：内环300°/s、中环180°/s、外环160°/s
5．最小角速度：内环0.003°/s、中环0.003°/s、外环0.003°/s
6．最大角加速度：内环500°/s2、中环180°/s2、外环180°/s2
7．三轴转角精度：0.003°
8．三轴相交度：0.5mm
9．视场角：±45°
10．双十频响指标：内环4Hz，中、外环3Hz
2.2 总体设计流程
根据机械设计总体设计的一般规律及三轴仿真转台的特点，三轴雷达仿真转台总体设计流程如图2.1：
图2.1 转台总体设计流程图
2.3 转台类型的确定
三轴仿真转台根据其方位轴系和滚动轴系所在位置的不同，分为立式和卧式两种类型。立式转台外环是方位轴系，内环是滚动轴系；卧式转台与立式转台相反，外环是滚动轴系，内环是方位轴系。根据本次转台设计的技术指标，内环转角范围为±90°，而中、外环转角范围为±45°，所以内环应为滚动轴系。因此我们选用立式转台。
根据驱动装置的不同，转台又可分为液压驱动转台、电动转台和电液混合驱动转台。液压驱动自身存在线性度差、转角小、低速性能差、维护复杂等许多缺点。而本设计要求的转速范围为：内环0.003°/s～300°/s、中环0.003°/s～180°/s、外环0.003°/s～160°/s。显然，低速性能要求较高，液压驱动不能满足要求，所以我们选择电力驱动。
综上，我们选用立式电动转台。
2.4 转台运动功能设计
2.4.1 工作原理
三轴雷达仿真转台的三个轴都由电机直接驱动，通过改变电机电流来改变各轴的转速，通过一个峰值电流来实现电机的最大加速度。各电机的启停及通过各电机的电流由接收到的外部信号控制，从而使转台上的负载能够跟踪信号的运动。
2.4.2 运动功能方案
转台运动功能图如图2.2所示，内环、中环和外环均由电机驱动，外环实现方位运动、中环实现俯仰运动、内环实现滚转运动。
图2.2 转台运动功能图
2.5 转台总体布局设计
根据技术指标，考虑到负载尺寸较大，为了尽可能降低转台惯量，提高转台的响应速度，我们将内环轴设计为中空，负载直接安装在内环轴的中空部位。在尽可能减小转台中环惯量的同时，为了保证中环刚度，我们将中环框架设计为与内环（滚动轴）同心的圆筒结构，这种结构具有结构刚度高、工艺性好等优点，且能实现尽量小的转动惯量。由于本转台整体结构较大，同时为了保证中环框架的正确安装，我们将外环框架设计为分体式薄壁箱结构，这一结构可以在达到最小质量的情况下实现最大的结构刚度。综上所述，本转台的总体结构我们采用立式O-O-U结构形式。其总体布局如图2.3所示
图2.3 三轴雷达仿真转台总体布局图
2.6 转台主要参数设计
本转台负载安装于内环轴孔中，负载尺寸为 ，所以内环轴径由负载尺寸决定也为 。内环轴壁厚尺寸，考虑其刚度，结合经验暂定为23mm，由于转台设计的特殊性，其它结构尺寸均与前一步结构设计的结果直接相关，所以暂无法确定。
2.7 本章小结
在本章设计中，根据此次设计的技术要求，完成了本设计的总体设计流程，确定了转台的类型为O-O-U型；根据转台的运动原理，设计出它的运动功能方案，三轴均为直接驱动；根据技术指标，考虑转台的负载尺寸，确定负载过渡盘厚度为23mm，设计转台的总体布局为立式。 ...
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