快速俯仰传动机构设计.docx

毕业设计（论文）年文题目俯仰传动系统的设计学生姓名学号_专业机械设计制造及其自动化班级指导教师评阅教师完成日期年月日学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密0（请在以上相应方框内打“小）作者签名:导师签名:摘要前言1选题背景及过程1.1 课题来源1.2 各机械式俯仰传动结构特点1.2.1 弧形齿轮传动机构的特点1.2.2 滚珠丝杠传动机构的特点1.2.3 曲柄连杆传动机构的特点13方案选择2俯仰机构工作原理2.1 介绍机构零部件2.2 整体受力分析3传动件的设计和计算3.1 传动比和传动效率3.2 电动机的选择3.3 丝杠副的选择和计算3.3.1 丝杠副的选择3.3.2 丝杠伸长长度计算3.3.3 丝杠长度及型号的选择3.3.4 导程的验算3.3.5 轴向允许载荷计算和校核3.3.5.1 丝杠在不发生弯曲的前提下所允许的最大轴向载荷33.5.2丝杠在不发生屈服的前提下所允许的最大轴向载荷1.1 .6丝杠允许转速计算及校核1.2 临界转速计算1.3 .2DN值验算3.4 锥齿轮的选择和强度验算3.4.1 锥齿轮的参数选择3.4.2 齿根弯曲疲劳强度计算3.4.3 齿面接触疲劳强度计算3.5 链传动的选择和设计3.5.1 初选齿形链规格3.5.2 验算链条强度3.6 蜗轮蜗杆设计3.6.1 初步确定蜗轮蜗杆的参数和材料362蜗杆传动的强度计算3.6.2.1 蜗轮齿面接触疲劳强度计算3.6.2.2 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算3.6.3蜗杆的刚度计3.7 轴的设计3.8 联轴器的选择和验算3.8.1 联轴器的选择3.8.2 联轴器转矩验算4基于Pro/E建立三维实体模型5总结致谢参考文献俯仰传动系统的设计学生：李国司指导老师：方子帆教学单位：三峡大学机械与材料学院摘要:俯仰机构在现代雷达上的运用显得格外重要，小至家用电视的锅盖卫星天线，大至军用防空雷达等都与俯仰机构密不可分。为了解决大型制导雷达机动性和提高作战能力的需求,使雷达主机和天线同为一车。在工作状态时使车顶平置天线仰起75°,因此提出了对天线俯仰机构的设计。该雷达天线俯仰机构最终采用丝杠支撑其天线雷达，从电动机到丝杠处的传动也较为紧凑，具有受环境条件限制很小,运动状态平稳,精度高,运转过程中能够实现可靠制动,安全性高,可靠性高等特点。文中重点论述了该机构的工作原理与工作过程，介绍了机构设计过程，包括方案选择、动力学分析及其相应的设计计算等,该雷达天线俯仰机构已在产品应用中得到使用和推广,可以满足大型制导雷达的机动性等作战能力要求。本文在雷达俯仰传动系统原有的基础上进行自定义参数的设计和选材，验证其方案可行性并建立三维实体模型。关键词:俯仰机构；雷达；天线；制动；丝杠；三维实体模型。AbstractsPitchingmechanismontheuseofmodernradarisparticularlyimportant.Fromahometelevisionsatelliteantennatothemilitaryairdefenseradararecloselyrelatedtothepitchingmechanism.Inordertoimprovethemobileabilityandtacticperformanceoflargecontrolandguideradar,theantennaandmainframeforradarmustbeintegratedonthesameloadvehicle.Whenworking,theantennawasraisedto75degreefromhorizonplane,thereforeastablepitchingmechanismisneeded.Finally,Thiskindpitchingmechanismusingfeedscrewtosupporttheantennaradar.Thetransfermotionfrommotortofeedscrewiscompact.Theradarantennahadmanyadvantage,suchasallweatherworkingability,smoothworkingprocess,highprecision,brakingability,highsecurity,highreliability,andsoon.Thispaperfocusesontheworkingprincipleandworkingprocessofthemechanism,introducesthedesignprocessofinstitutions,includingthecalculationofschemeselection,dynamicanalysisandthecorrespondingdesign.Thispitchingmechanismhadbeenappliedinpractice,andwasprovedtohaveabilitytomeetthemobileabilitydemandoflargecontrolandguideradar.Inthispaper,radarpitchdrivesystembasedontheoriginaldesignandcustomparametersselection,validatethefeasibilityofitsprogramsandtheestablishmentofthree-dimensionalsolidmodel.KeyWord：pitchingmechanism;radar;antenna;braking;feedscrew;three-dimensionalsolidmodel.刖百在制造业发展越来越快速的今天，俯仰传动系统广泛运用于社会各个行业，最常见要属公路上、工地上随时可见的翻斗汽车，从80年代最流行的手扶拖拉机在大街小巷上出没到现在重型翻斗汽车在宽敞的马路上飞驰就是验证俯仰机构迅速的发展，从寝室里每人的一盏小台灯到企业上灵活自如的机械手都留下了俯仰机构的身影。随着科学技术的发展和现代化步伐的加速，该系统也呈现出多样化，例如机械式、液压式、气动式等已被得到认可。本文我们研究的是基于某雷达的机械式俯仰传动系统的设计，其实在现有的技术上并不缺乏这样一个系统的设计，其主要的目的不是让我们真正的去设计雷达的俯仰机构,凭借我个人的能力，目前还无法单独去创建一个完全新的系统来支持雷达的俯仰运动，而是基于现代雷达俯仰传动系统去全面巩固大学四年所掌握的知识并能很好的运用于毕业设计中。通过对该传动系统的简单了解和分析，对该系统的设计和计算很大部分涉及到机械设计的内容，在设计的整个过程中，我重新温习了一遍课本并能将其恰当地融入到毕业论文中。随着雷达电子技术的不断发展,对于雷达结构要求越来越高。制导雷达是武器系统的重要组成设备，负责完成对来袭目标的探测、跟踪和识别，同时对拦截导弹实施全过程控制，直至摧毁来袭目标。制导雷达技术是现代科学技术最新成就的综合运用，它依据于众多基础学科和其他学科的发展而发展，它的发展又给各学科提出了更新的课题并推动其发展，随着现代高新技术的发展和现代工业水平的提高，面对未来战争的挑战，制导雷达技术将不停地向更高次发展。在60年代初至70年代初，科学技术的进步和工业水平的提高，为制导雷达技术的提高和改进提供了条件，在一定程度上克服了制导精度不高、可靠性低、机动性能差等问题。在此就开始涉及到我们要研究的课题，广泛采用了机械式的俯仰传动系统来实现设备的俯仰操作，出现了结构的多样化，比如弧形齿轮机构、曲柄连杆机构、滚珠丝杠机构等。现代车载式高机动雷达天线车具有工作及运输两种状态，即在工作时将天线举升至一定高度，并将天线阵面翻转至一定的俯仰角度，可以减小地面及车上设备对天线波束的影响；工作结束后将天线恢复到水平状态或其它特定角度，整车外形尺寸满足公路、铁路运输时不超出高度和宽度的要求，因此俯仰机构在雷达上的作用尤其重要，不仅是调节天线阵面的俯仰角度以至于达到最好的信号接收和发射功能而且使雷达轻便车载化，拥有更好的机动性能。为满足雷达的高机动性和快速反应能力，在选择传动方案过程中，还要结合实际和现有的知识认真思考其他元件的选择。最终满足设计的合理性和可操作性并优化，追求平稳、高效、紧凑的传动。在环境污染日趋严重的今天，低耗减排的设计中也显得十分重要，在能够满足基本要求之上还要考虑其低噪音、低耗、低成本。本文就沿着这一方向逐步完成某雷达俯仰传动系统设计并建立其三维实体模型。1选题背景及过程1.1 课题来源某新型地空制导雷达主机车原同类产品在运输状态为三辆车,装置主机车一辆,运输天线两辆车,各运输高低、方位天线。工作状态时要把两个天线各用吊车吊装上去安装，整个雷达站的架装需两小时左右,机动性和作战能力受到很大的限制。在新的产品研制过程,为了提高制导站的机动性和作战能力,我们把天线作为一个整体天线平置在主机车的车顶。整个雷达组成中减少了两辆车,提高了机动性。雷达在工作状态时车顶天线应该与地面仰起75”，这就提出了对天线俯仰机构的设计，目前运用较为广泛的是机械式的俯仰传动系统来实现俯仰操作。1.2 各机械式俯仰传动结构特点1.2.1 弧形齿轮传动机构的特点不同的传动结构都有各自的特点并都能完成不同需求的俯仰动作：齿轮传动由于其传动准确、效力高、结构紧凑传动平稳等优点在雷达的俯仰传动系统设计中得到了广泛运用，但同时由于齿轮制造、加工、安装等的误差和齿轮传动过程中的磨损以及齿轮传动润滑的需要，也不可避免的在齿轮副中存在间隙。在低速、重载的情况下，齿轮的啮合表面将始终处于接触状态，这时齿轮间的齿侧间隙不会对齿轮系统的动态性能产生严重影响。在高速、轻载的情况下，由于齿侧间隙的存在，齿轮间的接触状态将会发生变化，从而导致齿轮间接触、分离、再接触的啮合冲击。目前在解决传动平稳、寿命长、噪音低等还存在着一定的技术问题。综上所述，齿轮机构更适合运用于重载荷的大型雷达上。1.2.2 滚珠丝杠传动机构的特点滚珠丝杠螺母机构虽然结构复杂、制造成本高，但其最大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高(92%99%),精度高，系统刚度好，使用寿命长，因此在当今雷达机电一体化系统中得到大量广泛应用。滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其反向传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。通常采用双螺母预紧的方法，把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度，但在长时间使用后，丝杠副的轴向间隙也会难免存在。1.2.3 曲柄连杆传动机构的特点对于轻小型雷达来说，从经济的角度考虑，以上两