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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 27 頁
炮瞄雷達天線點頭搜索機構(gòu)的設(shè)計
摘要
如果說雷達是其他設(shè)備的眼睛，那么天線就是雷達的眼睛。隨著科技的不斷發(fā)展，雷達的應(yīng)用也愈加廣泛，無論是從掃描范圍還是定位精度對雷達的要求也越來越高。如何不斷提高雷達的綜合性能已經(jīng)成了亟待解決的問題。
針對以上問題，在此主要是通過設(shè)計一種機械機構(gòu)使得雷達天線在周向掃描的同時以一定的頻率做點頭運動，從而增大雷達波的覆蓋范圍，提高雷達發(fā)現(xiàn)目標的概率。
首先通過對國內(nèi)外雷達天線搜索機構(gòu)進行綜合了解，然后確定所要研究的內(nèi)容。明確研究方向后通過綜合分析確定雷達點頭所需的機構(gòu)，進而進行各零部件的設(shè)計，然后將各部件、機構(gòu)進行組裝，完成主體設(shè)計內(nèi)容。最后是對設(shè)計內(nèi)容進行校核，驗證設(shè)計內(nèi)容是否符合要求。
關(guān)鍵詞 點頭機構(gòu),雷達,傳動
Fire Control nod search agencies in the
radar antenna design
Author: luoruizhen
Tutor:wang fei
Abstract
Antenna is the eyes of the radar, just as radar is other equipments’ eyes. With the development of technology, the application of radar is becoming ever-widening. It requires the radar to be high performance whether from scanning range or positioning accuracy. How to improve the comprehensive performance of radar has become a problem to be solved.
According to these issues , in this article we design a mechanism which makes radar turn weeks to scan accompany with doing nod movement at a certain frequency. This kind of radar may enlarge the radar coverage, and increase the probability of founding the goal.
A first, we should make a synthesis understanding on the domestic and international radar, to confirm the content of the study. After clearing the direction, we do comprehensive analysis to determine the radar nod institutions needed, which state the design of the parts. And then, components and mechanisms are assembled, so is the main body design content completed. Finally, the design content is checked to find out if it is comply with the requirements.
Key words: nod institutions，radar，transmission
目錄
1 緒論 1
1.1課題的背景及目的 1
1.2雷達的發(fā)展歷史及前景 2
1.3課題研究內(nèi)容及要求 3
2 點頭機構(gòu)的原理 5
2.1方案論證 5
2.2整體傳動方案擬定 5
2.3各部件功能簡述 6
3機構(gòu)的設(shè)計計算 8
3.1電動機的選擇 8
3.1.1電動機類型的選擇 8
3.1.2電動機功率選擇： 8
3.1.3確定電動機型號 9
3.2 計算機械傳動裝置總傳動比并分配各級的傳動比 9
3.3計算傳動裝置的運動參數(shù)及動力參數(shù) 10
3.3.1計算各軸轉(zhuǎn)速 10
3.3.2計算各軸的功率 10
3.3.3計算軸扭矩 10
3.4減速機構(gòu)的設(shè)計 10
3.4.1齒輪的設(shè)計 10
3.4.2軸的設(shè)計 14
3.4.3減速器箱體參數(shù)計算 16
3.5聯(lián)軸器設(shè)計 17
3.6偏心輪設(shè)計 19
3.6.1機構(gòu)的介紹 19
3.6.2選材 19
3.6.3結(jié)構(gòu)設(shè)計 19
3.7連桿設(shè)計 20
4.安裝與維護 21
4.1安裝注意事項 21
4.2機構(gòu)的維護 21
總結(jié) 22
致謝 25
參考文獻 26
1 緒論
1.1課題的背景及目的
雷達(radar)是利用微波波段電磁波探測目標的電子設(shè)備，其工作原理是雷達設(shè)備的發(fā)射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波，雷達天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息 (目標物體至雷達的距離，雷達距離變化率或徑向速度、方位、高度等)。
雷達是通過發(fā)射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標信息的。電磁波同聲波一樣，遇到障礙物要發(fā)生反射，雷達就是利用電磁波的這個特性工作的。波長越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能越強，因此，雷達用的是微波波段的無線電波。雷達是英文RADAR(Radio Detection And Ranging)的譯音，意為“無線電檢測和測距”。雷達的優(yōu)點是白天黑夜均能檢測到遠距離的較小目標，不為霧、云和雨所阻擋。
雷達是現(xiàn)代戰(zhàn)爭必不可少的電子裝備。它不僅應(yīng)用于軍事，而且也應(yīng)用于國民經(jīng)濟(如交通運輸、氣象預(yù)報和資源探測等)和科學(xué)研究(如航天、大氣物理、電離層結(jié)構(gòu)和天體研究等)以及其他一些領(lǐng)域。用途不同的雷達結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本形式是一致的，包括五個基本組成部分:發(fā)射機、發(fā)射天線、接收機、接收天線以及顯示器。還有電源設(shè)備、數(shù)據(jù)錄取設(shè)備、抗干擾設(shè)備等輔助設(shè)備。
本文綜合考慮國內(nèi)外雷達機構(gòu)以及自動化程度，針對根據(jù)市場需求，以炮瞄雷達為研究對象，為其設(shè)計自動點頭搜索機構(gòu)，實現(xiàn)雷達的自動點頭搜索，擴大掃描空間，增大發(fā)現(xiàn)目標的概率。
采用點頭搜索方式的圓拋物面天線系統(tǒng)， 其波束仍然以圓形針狀形式， 但是采用將拋物面反射體進行點頭的技術(shù)， 這樣所形成的波束在水平上較窄， 而垂直面上因點頭而掃描展寬。 因為在拋物面點頭的時候，其饋源相當于是偏焦配置的，因此針狀波束一方面發(fā)生展寬，另一方面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其天線及波束的示意圖如圖1.1所示。這樣形成的天線高低角掃描范圍可達10度左右，只要在方位角上掃描，基本上就可以捕捉到目標。
圖1.1 拋物面的點頭搜索及其形成的波束
1.2雷達的發(fā)展歷史及前景
雷達的基本概念形成于20世紀初。但是直到第二次世界大戰(zhàn)前后，雷達才得到迅速發(fā)展。早在20世紀初，歐洲和美國的一些科學(xué)家已知道電磁波被物體反射的現(xiàn)象。1922年，意大利G.馬可尼發(fā)表了無線電波可能檢測物體的論文。美國海軍實驗室發(fā)現(xiàn)用雙基地連續(xù)波雷達能夠發(fā)覺在其間通過的船只。1925年，美國開始研制能測距的脈沖調(diào)制雷達，并首先用它來測量電離層的高度。30年代初，歐美一些國家開始研制探測飛機的脈沖調(diào)制雷達。1936年，美國研制出作用距離達40公里、分辨力為457米的探測飛機的脈沖雷達。1938年,英國已在鄰近法國的本土海岸線上布設(shè)了一條觀測敵方飛機的早期報警雷達鏈。
第二次世界大戰(zhàn)期間，由于作戰(zhàn)需要，雷達技術(shù)發(fā)展極為迅速。就使用的頻段而言，戰(zhàn)前的器件和技術(shù)只能達到幾十兆赫。大戰(zhàn)初期，德國首先研制成大功率三、四極電子管,把頻率提高到500兆赫以上。這不僅提高了雷達搜索和引導(dǎo)飛機的精度，而且也提高了高射炮控制雷達的性能，使高炮有更高的命中率。1939年，英國發(fā)明工作在3000兆赫的功率磁控管，地面和飛機上裝備了采用這種磁控管的微波雷達,使盟軍在空中作戰(zhàn)和空-海作戰(zhàn)方面獲得優(yōu)勢。大戰(zhàn)后期，美國進一步把磁控管的頻率提高到10吉赫，實現(xiàn)了機載雷達小型化并提高了測量精度。在高炮火控方面，美國研制的精密自動跟蹤雷達 SCR-584,使高炮命中率從戰(zhàn)爭初期的數(shù)千發(fā)炮彈擊落一架飛機，提高到數(shù)十發(fā)擊中一架飛機。
40年代后期出現(xiàn)了動目標顯示技術(shù)，這有利于在地雜波和云雨等雜波背景中發(fā)現(xiàn)目標。高性能的動目標顯示雷達必須發(fā)射相干信號，于是研制了功率行波管、速調(diào)管、前向波管等器件。50年代出現(xiàn)了高速噴氣式飛機，60年代又出現(xiàn)了低空突防飛機和中、遠程導(dǎo)彈以及軍用衛(wèi)星，促進了雷達性能的迅速提高。60～70年代，電子計算機、微處理器、微波集成電路和大規(guī)模數(shù)字集成電路等應(yīng)用到雷達上，使雷達性能大大提高，同時減小了體積和重量，提高了可靠性。在雷達新體制、新技術(shù)方面，50年代已較廣泛地采用了動目標顯示、單脈沖測角和跟蹤以及脈沖壓縮技術(shù)等；60年代出現(xiàn)了相控陣雷達；70年代固態(tài)相控陣雷達和脈沖多普勒雷達問世。
在中國，雷達技術(shù)從50年代初才開始發(fā)展起來。中國研制的雷達已裝備軍隊。中國已經(jīng)研制成防空用的二坐標和三坐標警戒引導(dǎo)雷達、地－空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達、遠程導(dǎo)彈初始段靶場測量雷達和再入段靶場測量與回收雷達。中國研制的大型雷達還用于觀測中國和其他國家發(fā)射的人造衛(wèi)星。在民用方面，遠洋輪船的導(dǎo)航和防撞雷達、飛機場的航行管制雷達以及氣象雷達等均已生產(chǎn)和應(yīng)用。中國研制成的機載合成孔徑雷達已能獲得大面積清晰的測繪地圖。中國研制的新一代雷達均已采用計算機或微處理器，并應(yīng)用了中、大規(guī)模集成電路的數(shù)字式信息處理技術(shù)，頻率已擴展至毫米波段。
隨著雷達應(yīng)用的的愈加廣泛，雷達也正朝著多樣性不斷發(fā)展。對雷達的要求也越來越高，由原來的手動控制到到現(xiàn)在程度越來越高的自動化控制，還有對雷達精度以及掃描范圍的要求。在以后的很長時間里雷達都會向著這個方向發(fā)展。
1.3課題研究內(nèi)容及要求
雷達作為一種先進的探測設(shè)備已經(jīng)有很多年的發(fā)展歷史，雷達的發(fā)展過程就是不斷地改進的過程，通過不斷的改進以獲得更好的掃描效果。此次設(shè)計的主要任務(wù)就是對雷達天線的工作模式進行改進，以期在雷達的工作過程中獲得更大掃描空間，提高雷達的工作效率。
早期的雷達天線是固定不動的，因此天線的輻射面只能朝固定的方向發(fā)射電磁波，探測效率極低；之后通過改進在雷達在掃描的工程中轉(zhuǎn)動天線臺，使電磁波在天線面輻射的基礎(chǔ)上掃過一個圓周，這樣大大的增大了雷達的掃描范圍。本次設(shè)計是在天線轉(zhuǎn)動的過程中再加入點頭機構(gòu)，使雷達天線在轉(zhuǎn)動同時以一定的頻率小幅度點頭俯仰搜索，相當于增大了天線的輻射面，從而增大電磁波覆蓋面積擴大掃描范圍
要求設(shè)計一機械傳動機構(gòu)，使某天線在掃描過程中以4HZ的頻率做俯仰運動。俯仰角度為±30密位（±1.8°）。
2 點頭機構(gòu)的原理
2.1方案論證
雷達天線的點頭機構(gòu)，就是將原動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為簡單的往復(fù)運動。能夠?qū)崿F(xiàn)這一運動的機構(gòu)有以下幾種：
（1）凸輪推桿機構(gòu)；
（2）曲軸連桿機構(gòu)；
（3）偏心輪連桿機構(gòu)；
凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。通常作為主動件作等速轉(zhuǎn)動，有時也作往復(fù)擺動或移動。凸輪一般與推桿配對使用，通過推動推桿實現(xiàn)特定運動軌跡。凸輪機構(gòu)的最大優(yōu)點是只要適當?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運動軌律，而且相應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。因此凸輪是不可被數(shù)控、電控所完全代替的。同時凸輪也存在著缺點，凸輪與推桿之間為點、線接觸，易磨損，因此凸輪不適合用于高速運動的場合。凸輪制造較為困難。
曲軸也可將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)運動且傳動較穩(wěn)定，適合用于高速運動場合，但曲軸對曲柄的要求較高，對安裝精度也有較高要求。成本較高。
偏心輪是凸輪的一種形式，但偏心輪外形一般為圓形，也能夠?qū)崿F(xiàn)將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，且制造較為簡單，制造成本較低。
綜合考慮各種因素，最終選用偏心輪連桿機構(gòu)為本次設(shè)計選用機構(gòu)。
2.2整體傳動方案擬定
雷達天線的點頭機構(gòu)，簡單地說就是一種往復(fù)運動，通過某種機構(gòu)的轉(zhuǎn)換將回轉(zhuǎn)運動變成往復(fù)運動。在這里擬定通過偏心輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)。天線點頭頻率4HZ，要求偏心輪轉(zhuǎn)速為4n/s；點頭幅度為±1.8度，選擇一定的天線桿長度就能獲得合適的往復(fù)行程，以這個往復(fù)行程的大小作為偏心輪的偏心距。然后選定合適的電動機，通過減速機變速使偏心輪達到合適轉(zhuǎn)速。電機與減速機通過聯(lián)軸器連接，偏心輪通過鍵連接直接安裝在減速機的低速軸端。偏心輪帶動連桿，連桿帶動天線架實現(xiàn)天線的點頭動作。
2.3各部件功能簡述
（1）電動機
電動機是整個動作裝置的動力機構(gòu)，天線實現(xiàn)點頭動作所需要的動力都是由電機提供的。電機性能的好壞會直接影響整個機構(gòu)的性能，因此電機的選擇非常重要。本次設(shè)計選用普通的Y系三相異步電動機。
（2）減速機
減速機是原動機和工作機之間的獨立封閉式傳動裝置，是一種將電機（馬達）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中，減速機的應(yīng)用范圍相當廣泛。減速器的種類很多，按照傳動型式不同可分為齒輪減速器、蝸桿減速器、行星減速器；按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級；按照傳動的布置形式可分為展開式、分流式和同軸式減速機。減速機的傳動比也有特定的要求，設(shè)計是需要根據(jù)具體情況選擇減速機的齒輪類型及級數(shù)。本次設(shè)計采用了單級圓柱齒輪減速器。
（3）偏心輪連桿機構(gòu)
偏心輪是凸輪的一種，一般是回轉(zhuǎn)中心與輪心不在同一位置，通過回轉(zhuǎn)帶動連桿運動將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線的往復(fù)運動。因凸輪由于動作要求不一樣所采用的曲線形式也不一樣，安裝位置要求不一樣所采用的凸輪方式也不一樣，所以凸輪的方式有很多種，但凸輪的輪廓曲線設(shè)計較為復(fù)雜，而此次設(shè)計只要求達到特定的角度對運動軌跡無特定要求，因此可選用結(jié)構(gòu)相對簡單且設(shè)計和制造也都較方便的偏心輪機構(gòu)。
連桿是偏心輪與動作部件的連接件，起到傳遞力和力矩的作用。連桿一般與偏心輪或曲軸等機構(gòu)配對使用，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。連桿的結(jié)構(gòu)因連接的要求相異而有所不同。
（4）聯(lián)軸器
聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的聯(lián)接部件。常用聯(lián)軸器有膜片聯(lián)軸器 ，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器等。
（5）鍵
鍵常用于軸與軸上的傳動件之間的可拆卸聯(lián)結(jié)，用以傳遞轉(zhuǎn)矩和運動；當配合件之間要求作軸向移動時，還可以起導(dǎo)向作用。平鍵聯(lián)結(jié)是由鍵、軸鍵槽、輪轂鍵槽構(gòu)成。在工作時，通過鍵的側(cè)面與軸槽和輪轂槽的側(cè)面相互接觸來傳遞轉(zhuǎn)矩。
3機構(gòu)的設(shè)計計算
3.1電動機的選擇
3.1.1電動機類型的選擇
此次設(shè)計選用Y系列三相異步電動機
3.1.2電動機功率選擇：
① 傳動裝置的總效率：
=
=0.83
② 電機所需的工作功率：
假定偏心輪的偏心距為15mm，安裝時可通過調(diào)整天線支點前后的距離保證點頭的角度。則天線的最大運動速度約為：
V=ω·r＝2πf·R=2×3.14×4×15×=0.3768m/s
天線完成點頭運動所需的最大功率為
=500×9.8×0.3768=1.85kw
電機所需要的理論功率為：
==2.23kw
在實際的生產(chǎn)過程中，選擇電機的功率往往偏大，以滿足機械傳動的過載要求，故選用電機的實際功率為：
（1-1.3）=(2.23-2.90)kw
③電機轉(zhuǎn)速的確定
設(shè)計要求偏心輪的轉(zhuǎn)速為=4r/s=240r/min
根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)手冊》推薦的傳動比合理取值范圍選取減速器圓柱齒輪傳動比范圍為3‐5
故電動機的轉(zhuǎn)速范圍為
=（3—5）=（720‐1200）r/min
符合這一范圍的電機轉(zhuǎn)速有720、960和980 r/min等。
根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出合適的電動機型號，綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比等個方面因素，最終選取選電動機的轉(zhuǎn)速為960r/min
3.1.3確定電動機型號
根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機
型號為Y132S-6。其主要性能如下：
額定功率：3kw
滿載轉(zhuǎn)速：960r/min
最大轉(zhuǎn)矩：2.0
質(zhì) 量：63kg
3.2 計算機械傳動裝置總傳動比并分配各級的傳動比
根據(jù)選擇的電動機計算傳動機構(gòu)的總傳動比
===4
在整個機械傳動機構(gòu)中，減速機是唯一的減速機構(gòu)，本次設(shè)計選用一級圓柱齒輪減速機，故傳動比均由圓柱齒輪分配。即有：
==4
3.3計算傳動裝置的運動參數(shù)及動力參數(shù)
3.3.1計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）：
（輸入軸）==960 r/min
（輸出軸）==240 r/min
3.3.2計算各軸的功率（KW）：
（輸入軸）=(電動機) =2.23×0.99=2.20kw
（輸出軸）==2.20×0.98×0.98×0.97=2.05kw
3.3.3計算軸扭矩（N?mm）：
=9.55×106/
=9.55××2.2/960
=2.2×N·mm
=9.55×106/
=9.55××2.05／240
=8.2× N·mm
3.4減速機構(gòu)的設(shè)計
3.4.1齒輪的設(shè)計
（1）根據(jù)設(shè)計設(shè)定的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。
（2）材料選擇。參考機械設(shè)計表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HSB。大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。
（3）選小齒輪齒數(shù)=24，大齒輪齒數(shù)=24×4=96
（4）按齒面接觸強度設(shè)計
有下列公式進行試算，即：
（4-1）
1） 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值
① 試選載荷系數(shù)=1.3
② 由上述計算的軸扭矩可知小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
=2.2×N·mm
③ 查《機械設(shè)計》表10-7選取齒寬系數(shù)=1。
④ 查《機械設(shè)計》表10-6可知材料的彈性影響系數(shù)=189.8
⑤ 查《機械設(shè)計》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限=550MPa。
⑥ 查《機械設(shè)計》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.9;=0.95
⑦ 計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)S=1。則：
=0.9×600=540MPa
=0.95×550=522.5MPa
2） 計算
① 將上述數(shù)值帶入公式（4-1）算出小齒輪的分度圓直徑，帶入中較小的值
=2.23=38.9mm
② 計算圓周速度ν
ν===1.95m/s
③ 計算齒寬b
b==1×38.9=38.9mm
④ 計算齒寬尺高之比。
模數(shù) ==38.9/24=1.62
齒高 h=2.25=2.25×1.62=3.65
=38.9/3.65=10.66
⑤ 計算載荷系數(shù)
根據(jù)ν=1.95m/s，7級精度，由《機械設(shè)計》圖10-8查得動載系數(shù)=1.07；
直齒輪，=1;
由《機械設(shè)計》表10-2查得使用系數(shù)=1；
由《機械設(shè)計》表10-4用插值法查得=1.416
由=10.66，=1.416查《機械設(shè)計》圖10-13得=1.35；故動載荷系數(shù)
K==1×1.07×1.416×1=1.515
⑥ 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由公式
算得 =40.94mm 取=50mm
⑦ 計算模數(shù)m。
m==50/24=2.08mm
（5）按齒根彎曲強度設(shè)計
由下述公式算得彎曲強度：
m≥ （4-2）
1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值
① 查《機械設(shè)計》圖10-20c得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強度極限=380 MPa；
② 查《機械設(shè)計》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85，=0.88；
③ 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由下式算得
===303.57MPa
===238.86 MPa
④ 計算載荷系數(shù)K
K==1×1.07×1×1.35=1.445
⑤ 查取齒形系數(shù)
查《機械設(shè)計》表10-5得=2.65；=2.19
⑥ 查取應(yīng)力校正系數(shù)
查《機械設(shè)計》F表10-5得=1.58；=1.785
⑦ 計算大小齒輪的并加以比較。
==0.01379
==0.01636
大齒輪的數(shù)值較大。
2）設(shè)計計算
m≥=1.22mm
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.22并就近圓整為m=1.25，按接觸強度算得的分度圓直徑=50mm，算出小齒輪齒數(shù)
40
大齒輪齒數(shù) 4×40=160
這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。
（6）幾何尺寸計算
1）計算分度圓直徑
40×1.25=50mm
160×1.25=200mm
2） 計算中心距
a===125mm
3） 計算齒輪寬度
b==50mm
取=50 ， =55。
3.4.2軸的設(shè)計
（1）初步確定軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查≤機械設(shè)計≥表15-3，取=112,于是得
=112×=14.77mm
=22.8mm
輸入軸的最小直徑是為了安裝聯(lián)軸器，會有鍵槽存在，故將軸頸擴大3％－5％。根據(jù)選用電動機參數(shù)可知，電機軸直徑為38mm。減速機輸入軸需要與電動機通過聯(lián)軸器連接。綜合考慮最終選取
=20mm =30mm
（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1) 軸上零件的定位，固定和裝配
單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，將Ⅰ軸設(shè)計為齒輪軸。Ⅱ軸為普通階梯軸。Ⅰ軸為高速軸，直接與電動機軸通過聯(lián)軸器相連，軸上齒輪與軸為一體，因此無需固定；Ⅱ軸為低速軸，是減速器的輸出軸，直接與運動部分相連。軸上安裝齒輪，齒輪的周向固定通過鍵連接實現(xiàn)；軸向固定通過軸肩和套管實現(xiàn)。裝配過程中應(yīng)保證各部件的固定關(guān)系牢固可靠。
2)根據(jù)軸向定位要求確定軸Ⅰ的各段直徑和長度。
①為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端需制造出軸肩。故選取=20mm，=78mm，=26mm。初步確定軸Ⅰ結(jié)構(gòu)如圖3.1所示
3.1 軸Ⅰ示意圖
②初步選擇滾動軸承 軸承同時承受軸向力和徑向力，故選用單列圓錐滾子軸承參照要求并根據(jù)軸頸選取單列圓錐滾子軸承30206，其尺寸為d×D×T=30×62×17.25。故==30mm，==17.25mm軸承右端面靠軸肩定位，由手冊查得30206型軸承的定位軸肩高度h=3mm故選取=36mm
③軸段用于安裝齒輪，此次設(shè)計采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，齒輪固定于段中央，取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為a=16，軸承距箱體內(nèi)壁距離s=8。故=+2a+2s=95mm。軸承蓋總寬度為20mm，故取=50mm
④軸上零件定位
軸與半聯(lián)軸器的連接采用平鍵連接，鍵尺寸為6×6×65。滾動軸承與軸的周相定位是通過過渡配合來保證的。
⑤確定軸上的圓角和倒角
取軸端倒角為2×45°，各處軸肩圓角半徑據(jù)實際尺寸確定。
2)根據(jù)圖3.2確定軸Ⅱ的各段直徑和長度
3.2軸Ⅱ結(jié)構(gòu)示意圖
軸Ⅱ最小直徑為30mm。最小直徑處與偏心輪連接，偏心輪左端通過軸肩固定。故=30mm。3-4段由于安裝軸承、固定齒輪的軸套，查手冊比較選取30208圓錐滾子軸承，其尺寸為d×D×T=40×80×19.75。故==40mm，=19.75mm。軸承左端通過軸軸套定位，查手冊可知定位軸肩高度h=3.5，故軸套厚度應(yīng)大于3.5mm。齒輪2安裝在箱體中央，左側(cè)通過軸肩定位，右側(cè)通過軸套定位。參照軸Ⅰ設(shè)計方案確定剩余各個參數(shù)：=22.5mm，=46mm，=46.25mm，=40mm。取=60mm4-5段通過平鍵與齒輪連接，平鍵尺寸16×10×34。1-2段與偏心輪通過平鍵連接，平鍵尺寸為10×8×40取軸端倒角為2×45°。
3.4.3減速器箱體參數(shù)計算
箱座壁厚δ=0.025a+1=3.58﹤8
故箱體壁厚取8mm
箱蓋壁厚=8mm
箱蓋凸緣厚度=12mm
箱座凸緣厚度b=12mm
箱座底凸緣厚度=16mm
地腳螺釘直徑=16mm
地腳螺釘數(shù)目n=4
軸承旁連接螺栓直徑=12mm
蓋與座連接螺栓直徑=8mm
連接螺栓間距l(xiāng)=160mm
軸承端蓋螺釘直徑=8mm
視孔蓋螺釘直徑=6mm
定位銷直徑d=6mm
、、距外箱壁距離分別為22mm、18mm、14mm
、至凸緣邊緣距離分別為20mm、12mm
大齒輪頂圓距箱體內(nèi)壁距離為10mm
齒輪端面距箱體內(nèi)壁距離為10mm
減速器的吊耳、視孔蓋、通氣孔、油標等參數(shù)的設(shè)計參考《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》進行設(shè)計計算，并按相關(guān)標準進行制圖。其他參數(shù)計算從略，以圖紙為準。
3.5聯(lián)軸器設(shè)計
電機與減速器高速軸通過聯(lián)軸器連接，按聯(lián)軸器性能可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。
1．剛性聯(lián)軸器
剛性聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、不需維護、成本低等特點，用于聯(lián)接同心度要求很高的兩軸，不適應(yīng)兩軸之間的不對中。適用于轉(zhuǎn)速不高、載荷平穩(wěn)的場合，泵系統(tǒng)中應(yīng)用很少。
2．撓性聯(lián)軸器
撓性聯(lián)軸器分為無彈性元件撓性聯(lián)軸器、金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器和非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器三種。泵系統(tǒng)中常用的是彈性套柱銷聯(lián)軸器、梅花形彈性聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器，前三種屬于非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，第四種屬于金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器。
(1)彈性套柱銷聯(lián)軸器 彈性套柱銷聯(lián)軸器是柱銷與兩半聯(lián)軸器的凸緣相聯(lián)，柱銷的一端以圓錐面和螺母與半聯(lián)軸器的銷孔配合，另一端帶有彈性套，安裝在另外一個半聯(lián)軸器的銷孔中，由于彈性套的變形量較小，所以這種聯(lián)軸器的減振和緩沖能力不大，補償兩軸間的相對位移量較小。
彈性套通常用橡膠制成，柱銷常用35號鋼制造，半聯(lián)軸器一般用HT200制成，有時也采用35鋼或ZG270--500材料。
彈性套柱銷聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、尺寸小、重量輕等優(yōu)點，但彈性套易磨損，壽命較短。適用于沖擊載荷不大，電動機驅(qū)動的中小功率傳動。
(2)梅花形彈性聯(lián)軸器是把梅花形彈性元件置于兩半聯(lián)軸器凸爪間，實現(xiàn)彈性聯(lián)接，如圖5—2所示。它的彈性元件類似梅花，因此而得名。梅花形彈性元件通常用聚氨酯橡膠制成，它有高彈性和耐磨性、耐沖擊、耐油性，也可用MC尼龍6或丁腈橡膠制成。梅花形彈性聯(lián)軸器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、不需維護等優(yōu)點。主要適用于減振、緩沖和補償要求不高的中小功率場合。產(chǎn)品都采用梅花形彈性聯(lián)軸器。
(3)彈性柱銷聯(lián)軸器是用若干非金屬材料制成的柱銷安裝在兩半聯(lián)軸器凸緣的孔中，實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。柱銷與柱銷孔為間隙配合，柱銷富有彈性，因而具有較好的緩沖和補償兩軸相對位移的性能，柱銷一般做成鼓形，材料主要用尼龍制成。
彈性柱銷聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、裝拆方便、不需潤滑、具有較好的耐磨性等，適應(yīng)于軸向竄動量較大、正反轉(zhuǎn)變化較多、及起動頻繁的場合。
聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件。它主要用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運軸時兩軸不能分離；只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。
根據(jù)傳遞補載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇時可考慮以下幾點：
1、所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對緩沖減振功能的要求。
2、聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。
3、兩軸相對位移的大小和方向。
4、聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。
5、聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本
電機軸頸為=38mm，與其相連的高速軸軸頸d=20mm。查手冊沒有與之相適應(yīng)的聯(lián)軸器，故須采用非標。選用GY型凸緣聯(lián)軸器，根據(jù)電機軸徑選取GYS5型聯(lián)軸器，其許用的孔徑有38mm、35mm、32mm、30mm。在滿足扭矩等條件下通過改動聯(lián)軸器單邊孔頸使其滿足連接要求。
3.6偏心輪設(shè)計
設(shè)計要求天線點頭頻率4HZ，點頭幅度±30密位（±1.8°）。屬于低頻率小幅度振動機構(gòu)，故可采用偏心輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)天線的點頭運動。
3.6.1機構(gòu)的介紹
偏心機構(gòu)采用軸和偏心輪通過鍵連接，偏心輪再與連桿連接，通過連桿推動天線架實現(xiàn)天線點頭。
3.6.2選材
偏心輪是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，需要有較強的耐磨性，要求表面耐磨、心部有韌性，可以用20Cr，滲碳淬火，層厚0.8～1.2mm，HRC50～55。
3.6.3結(jié)構(gòu)設(shè)計
已知偏心距為15mm，初步擬定外徑a=100mm。結(jié)構(gòu)及具體尺寸設(shè)計如圖3.3，
3.3偏心輪草圖
根據(jù)偏心輪安裝的軸徑為30mm，則偏心輪內(nèi)孔徑30mm；偏心距15mm。偏心輪與連桿通過螺柱連接，螺柱通過螺紋固定在偏心輪螺孔中。偏心輪通過定位螺母固定在軸上。
3.7連桿設(shè)計
連桿是連接偏心輪與天線架的機構(gòu)，連桿的一端與天線架相連接，另一端套接在偏心輪的偏心軸上。偏心輪把圓周運動通過推桿轉(zhuǎn)換為直線運動，推動天線做點頭運動。
具體設(shè)計計算如下：
因天線做低頻小振幅運動，推桿拉力可近似等于天線重力，即
F=mg=500×9.8=4900N
選擇優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 333MPa
推桿橫截面A=14.7
將連桿設(shè)計成傳統(tǒng)的“工”字形，兩端設(shè)計成軸套形狀。因連桿與偏心輪在傳動過程中存在摩擦，故要求接觸面有較高的耐磨性能，因此考慮在套管中加軸瓦，以提高可靠性。
4.安裝與維護
4.1安裝注意事項
整個點頭機構(gòu)安裝在可以轉(zhuǎn)動的天線臺上，安裝后要保證裝置的運行平穩(wěn)，盡量避免對天線臺的周向運轉(zhuǎn)造成干擾?？梢栽陔姍C與天線臺連接部位增加減震裝置，以減小電機運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的震動對整個機構(gòu)的影響。此外，各連接部位要嚴格按照安裝要求進行安裝，保證連接和傳動的可靠。安裝完成后要進行調(diào)試，觀察各部分是否運作正常。調(diào)試正常后方可投入使用。
4.2機構(gòu)的維護
機構(gòu)在運轉(zhuǎn)工程中運動副之間的摩擦將導(dǎo)致零件表面材料的逐漸喪失或遷移，造成磨損。磨損會影響機器的效率，降低工作的可靠性，甚至造成零部件的損壞，因此必須要注重運動部位的潤滑與保養(yǎng)。機構(gòu)的維護主要包括以下幾個方面：
（1）潤滑；機構(gòu)中的軸承等存在相對運動的部位要保持良好的潤滑，避免造成干摩擦引起不必要的磨損。選用合適的潤滑油不僅能夠保證良好的運動關(guān)系還有助于散熱。潤滑油的加注要適量。
（2）密封；良好的密封不僅能夠保證潤滑油的成分利用避免浪費還能夠起到防塵的作用。如果大量的灰塵進入到相對運動的部位，會增大摩擦，損傷零件表面增大磨損。同時還會產(chǎn)生大量余熱。
（3）機構(gòu)在運轉(zhuǎn)過程中不可避免的會產(chǎn)生震動，因此還要定期檢查連接部位是否有松動，及時發(fā)現(xiàn)問題排除隱患。
機構(gòu)維護的主要任務(wù)包括定期的更換潤滑油、檢查密封部位是否嚴密和連接部分是否可靠。良好的維護不僅能夠是機器的運轉(zhuǎn)更加可靠還能夠增長使用壽命。
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是作為學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個環(huán)節(jié)，是對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過程，這一過程對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和獨立思考及工作能力也是一個培養(yǎng)，同時畢業(yè)設(shè)計的水平也反映了大學(xué)教育的綜合水平，因此學(xué)校十分重視畢業(yè)設(shè)計這一環(huán)節(jié)，加強了對畢業(yè)設(shè)計工作的指導(dǎo)和動員教育。在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計是一個重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會參與實際工作的一次極好的演示，也是對我們自學(xué)能力和解決問題能力的一次考驗，是學(xué)校生活與社會生活間的過渡。在完成畢業(yè)設(shè)計的時候，我盡量的把畢業(yè)設(shè)計和實際工作有機的結(jié)合起來，實踐與理論相結(jié)合。這樣更有利于自己能力的提高。
社會是在不斷的變化、發(fā)展的，眼下社會變革迅速，對人才的要求也越來越高，要用發(fā)展的眼光看問題，要學(xué)會學(xué)習(xí)，學(xué)會創(chuàng)新，學(xué)會適應(yīng)社會的發(fā)展要求。在走出校園，邁向社會之即，把握今天，才能創(chuàng)造未來，老師的熏陶和教誨，使我懂得了更多處世為人的道理，有了一定的創(chuàng)新精神和鉆研精神。
我的設(shè)計課題是＂跑瞄雷達點頭搜索機構(gòu)的設(shè)計＂。雷達是戰(zhàn)爭的產(chǎn)物，1935年2月25日，英國人為了防御敵機對本土的攻擊，開始了第一次實用雷達實驗。隨著科技的不斷發(fā)展，雷達技術(shù)也在不斷地發(fā)展完善，功能也愈加強大，并且涉及的領(lǐng)域也越來越多。雷達技術(shù)在導(dǎo)航、海洋、氣象、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、森林、資源勘測、走私檢查等方面都起到了重要作用。而且在軍事上，雷達也不再是單純用于探測目標，也成為了武器的重要組成部分（如精確制導(dǎo)導(dǎo)彈）。
此次設(shè)計是為了彌補雷達在掃描范圍上的不足，通過天線的點頭增大雷達波的覆蓋面積，從而擴大雷達的掃描范圍。
在設(shè)計開始時由于對雷達接觸較少，不了解它的工作原理，不清楚雷達天線是如何工作的，設(shè)計也就無從下手。后來通過老師指導(dǎo)，并查閱大量相關(guān)資料，對雷達有了一定的了解后結(jié)合這四年來所學(xué)的知識設(shè)計了這套方案。
在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我明白了學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。注重理論與實踐的相結(jié)合?？偟膩碚f通過畢業(yè)設(shè)計我還是收獲頗多的。
首先通過畢業(yè)設(shè)計我對雷達這一新時代科技產(chǎn)物有了更多的了解。我相信隨著社會的不斷發(fā)展，自動化程度的不斷提高，雷達的應(yīng)用必將越來越廣泛，對我以后的生活、工作都會有很大的潛在幫助。
其次，這也是一次鍛煉的機會。是理論與實際的一次緊密結(jié)合，其實我們可以把畢業(yè)設(shè)計看作是一個工作內(nèi)容，在完成畢業(yè)設(shè)計的時候，所用到的知識，以及所具備的專注力和責(zé)任心，同樣在工作中是必不可少的。由于社會生活的變革和科技進步對社會及個人的影響，認為學(xué)校能滿足人生所有教育需要的理性主義幻想已經(jīng)破滅。社會的發(fā)展要求勞動者不斷更新知識，每個人的職業(yè)不可能終身不變。這一切都要求現(xiàn)在的學(xué)生除獲取一定的理論知識和技能外，還必須培養(yǎng)自己進一步學(xué)習(xí)的能力。而教育的改革和發(fā)展，既要反映當代社會的實際需求，更要充分考慮社會的發(fā)展趨勢。學(xué)校教育要為學(xué)生的終身發(fā)展提供相應(yīng)的知識、能力和素質(zhì)基礎(chǔ)，學(xué)生的發(fā)展高于一切。課程設(shè)計能夠加強各門課程的聯(lián)系，拓展一些相近或相關(guān)專業(yè)知識的技能，給我們留下適應(yīng)多項工作所需要的知識的“接口”，為學(xué)生的終身教育奠定知識基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)。
理論與實際相結(jié)合，不僅包括課堂上學(xué)的有關(guān)知識要與技能訓(xùn)練相結(jié)合，還包括要引導(dǎo)學(xué)生了解和接觸社會實際的內(nèi)容。進行畢業(yè)設(shè)計，是在專業(yè)理論知識的指導(dǎo)下，通過各種方式，解決一些實際性的問題。在設(shè)計過程中，我們可以將所學(xué)的理論知識運用到實踐中，不僅能加深對專業(yè)理論知識的理解，而且能豐富和發(fā)展書本上的理論知識，使之轉(zhuǎn)化成更高層次的經(jīng)驗、技能和技巧。由于現(xiàn)行的教學(xué)模式，理論知識與技能，尤其是與生產(chǎn)實踐存在著嚴重的脫節(jié)，導(dǎo)致我們無法將課堂上學(xué)習(xí)的理論知識與現(xiàn)實生產(chǎn)問題聯(lián)系起來，使之學(xué)不能致用。而增加畢業(yè)設(shè)計這一環(huán)節(jié)，通過合理選擇課題，引導(dǎo)學(xué)生有意識地系統(tǒng)運用所學(xué)知識和技能，去分析思考，有助于理論知識與實踐有機的結(jié)合。
任何事情都是一分為二的，在畢業(yè)設(shè)計過程中也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。例如對知識綜合運用的技巧的缺乏，對材料了解的不夠透徹，等等。感覺自己所學(xué)習(xí)的只是冰山一角，面對稍微復(fù)雜的東西還是沒能得心應(yīng)手，再一次體會到學(xué)無止境的意義了。
本畢業(yè)設(shè)計是在王老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從選題到課題的開發(fā)與研究，再到本論文的撰寫到定稿的每一步工作都傾注著指導(dǎo)老師的心血和汗水，同時得到同學(xué)們相助，并提供了大量的資料. 在此，對老師和同學(xué)們的幫助表示忠心的感謝。
致謝
四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導(dǎo)師。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴謹，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。
感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！
同時也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。
最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。
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