1908_高低角俯仰限制電路的設計

1908_高低角俯仰限制電路的設計,高低,高下,俯仰,限制,電路,設計 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 1 頁1 緒論1.1 課題的背景及目的雷達發(fā)展至今，已經(jīng)在軍事領域占有舉足輕重的地位，雷達系統(tǒng)是利用調制信號和定向天線將電磁能量發(fā)射到指定空域搜索目標，目標再將接收到的部分能量（雷達回波）反射回來，由雷達接收機進行處理后，抽取出目標的距離、速度、角位置以及具有其他識別特征的目標信息。雷達俯仰控制是指雷達根據(jù)工作模式、量程、載機高度和目標距離，自動設置俯仰角度或由操作員設置俯仰角度。機載雷達天線俯仰控制通常只采用手動方式，而機載雷達的天線俯仰控制有自動、手動和高度帶設置三種方式，自動控制是指雷達系統(tǒng)根據(jù)操作員選定的工作模式、量程，自動設置天線俯仰角；手動控制是指雷達操作員可以根據(jù)實際探測需求，人工設置天線的俯仰角；高度帶設置是指根據(jù)載機高度和目標距離，系統(tǒng)自動設置天線俯仰角。本課題是研究炮瞄雷達天線高低角工作范圍為-15—95 度，當轉到接近最高和最低極限位置時，該電路自動去掉天線驅動電機上的控制電壓，并使天線很快被制動，防止機械和電機過荷損壞，起到保護作用。1.2 國內外發(fā)展狀況雷達發(fā)展至今已有一百多年的歷史。1864 年英國物理學家麥克斯韋（J.C.axwell）提出“電磁場理論 ”，并預見了電磁波的存在。 1903 年德國人克里斯琴.威爾斯姆耶（Christian Hulsmeyer）研制出原始的船用防撞雷達并獲得專利權，這拉開了世人研制雷達的序幕。1922 年美國海軍研究實驗室（Naval Research Lab.）的 A.H 泰勒和 L.C揚用一部波長為 5 米的連續(xù)波實驗裝置探測到了一只木船。由于當時無有效的隔離方法，只能把收發(fā) 機分置，這實際上是一種雙基地雷達。1937 年由羅伯特.沃森.瓦特設計的第一部可使用雷達“Chain Home”在英國建成，英國正式部署了作戰(zhàn)雷達網(wǎng)“鏈條” 。雷達分為地基、機載、空載、艦載雷達，也可以根據(jù)雷達的工作頻段、天線類型、所用波形等不同特征分類。雷達還可以根據(jù)其任務或功能分為：氣象雷達、截獲搜索雷達、跟蹤雷達、邊跟邊掃雷達、火控雷達、預警雷達、超視距雷達、地形跟隨雷達、 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 2 頁地形回避雷達等。相控陣雷達使用相控陣天線，因此常被稱為多功能雷達。雷達最常見的分類方法是根據(jù)其所用波形或工作頻率，按波形可分為連續(xù)波（CW）或脈沖(PR)雷達。連續(xù)波雷達能連續(xù)發(fā)射電磁能量，有獨立的發(fā)射天線和接收天線。非調制連續(xù)波雷達可以精確地測量目標的徑向速度（多譜勒頻移）和角位置，但不能得到目標的距離數(shù)據(jù)，因此這種雷達的主要用途是對目標速度的搜索和跟蹤以及導彈制導。脈沖雷達的波形為調制脈沖串。根據(jù)脈沖重復頻率的高低又可將脈沖雷達分為低、中、高PRF 雷達。低 PRF 雷達主要用于測距，它對目標的速度（多譜勒頻移）不敏感。高PRF 雷達主要用于測量目標的速度。如果使用不同的調制方式，連續(xù)波雷達和脈沖雷達都可以測量目標的距離和徑向速度。我國現(xiàn)役的雷達天線俯仰控制比較簡單, 一般通過方位/ 俯仰控制開關控制天線在方位方向轉動,然后采用手動或自動裝置對天線進行上仰或下俯。在當今隨著科技的迅猛發(fā)展，人們對雷達設備精準度要求的不斷提高，雷達俯仰機構的設計問題必將引起人們的廣泛關注，也必將得以進一步的發(fā)展。當前人們對雷達天線高低角俯仰機構的設計也有很多種，像有電機來作為動力源來帶動雷達天線的俯仰機構的運動，也有用液壓系統(tǒng)來控制雷達天線的俯仰機構的運動，當然還有其他的一些方法。對高低角俯仰限制電路的研究分析，發(fā)現(xiàn)前人的設計思路主要有脈沖電路，也有用單片機來控制的。1.3 課題研究內容及要求本文綜合國內外雷達俯仰機構的設計，通過調研搜集資料，并運用所學知識，設計一種機械控制電路。要求雷達天線高低角工作范圍為-15—95 度，當轉到接近最高和最低極限位置時，該電路自動去掉天線驅動電機上的控制電壓，并使天線很快被制動，防止機械和電機過荷損壞，起到保護作用。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 3 頁2 雷達俯仰機構的設計參考本設計對雷達天線俯仰機構不做重點設計，但是也應該有一個設計思路，本文研究了前人的設計思路，對其進行了簡單的分析。現(xiàn)代車載式高機動雷達天線車具有工作及運輸 2 種狀態(tài)，即在工作時將天線舉升至一定高度，并將天線陣面翻轉至一定的俯仰角度，可以減小地面及車上設備對天線波束的影響；工作結束后將天線恢復到水平狀態(tài)或其它特定角度，整車外形尺寸滿足公路、鐵路運輸時不超高、不超寬的要求。為滿足高機動雷達的機動性高、架設撤收迅捷的特性要求，需要一種能夠將天線在 2 種狀態(tài)間迅速轉換的狀態(tài)轉換機構技術。目前常用的狀態(tài)轉換機構技術主要有以下 2 種1） “舉升轉臺 + 俯仰機構”式設計。如圖 1（a ）所示，通常采用機電液混合伺服傳動技術，轉臺與天線被同時舉高；2） “俯仰機構 + 推舉天線”式設計。如圖 1（b）所示，通常采用全機電伺服傳動技術，天線單獨運動，舉升機構為滑軌結構。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 4 頁前者舉升高度較高，但機構復雜，維護要求高；后者機構設計相對簡單，但舉升高度有限，因滑軌結構的密封性不足，環(huán)境適應性較差，同時兩者都存在天線偏心大的缺點。某型雷達系統(tǒng)要求在工作狀態(tài)時天線要滿足以下條件：1） 能夠舉升至一定高度；2） 有一定的預仰角；3） 轉動時天線偏心量盡可能小；4） 結構緊湊、控制方便、維護簡單。論證表明，傳統(tǒng)的轉換機構已無法滿足要求，需要研制一種新的機構形式。文中提出了一種基于平面機構原理的傳動機構方案，可滿足上述要求。2.1 新型機構的原理與結構方案2.1.1 機構工作原理圖 2 為新型機構在運輸狀態(tài)下的運動簡圖。機構中，活動構件數(shù) n=6，低副 L=8，高副 H=0，機構自由度為P=3n－ 2L－H=2機構自由度數(shù)與主動件數(shù)相等，符合機構運動原理。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 5 頁2.1. 2 新型機構結構方案從提高系統(tǒng)的實用性與可靠性考慮，新型機構采用全機電伺服傳動技術方案。在具體的工程設計中，圖 2 中 6、7 為傳統(tǒng)的絲杠傳動機構，4、5 為單級電動缸（作為俯仰機構） ，2 為門架，機架 1 為轉臺的轉盤。上述部分在轉臺的驅動下做方位轉動，如圖 3 所示。舉升機構與俯仰機構各為 2 套，分別同步運動，既可降低對天線骨架的剛性要求，又可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。2.1．3 機構工作過程設計天線由運輸狀態(tài)轉換為工作狀態(tài)有以下 2 種運動方法可選：1） 分步運動法。單級電動缸首先伸出到位，完成天線的俯仰運動，然后在絲杠 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 6 頁傳動機構的驅動下，門架轉動到位，完成天線的舉升運動，分 2 步完成天線狀態(tài)的轉換。2） 同步運動法。電動缸與絲杠傳動機構同時啟動，然后同時運動到位，一步即可完成狀態(tài)轉換。逆向工作過程即可將天線由工作狀態(tài)轉換為運輸狀態(tài)。方法 1） 控制簡單，但轉換過程中偏心現(xiàn)象較為明顯； 方法 2） 重心控制較好，但由于同時運動的構件較多，機構同步性要求較高，伺服控制難度較大?？紤]到機構的可靠性與控制的簡便性，最終確定采用分步運動控制方法，并將中間狀態(tài)作為天線維修狀態(tài)。天線工作狀態(tài)如圖 4 所示。2.2 機構載荷分析依據(jù)分步運動方案，利用“多體動力學仿真分析軟件 ADAMS”分析運動過程中俯仰機構與舉升機構的載荷情況。仿真工況分析：在實際工作中，在天線的重量分布不均勻以及機構運動同步性的差異等因素的影響下，2 套俯仰、舉升機構在受力上會有所不同。但在分析時按受力相同、同步運動的理想工況考慮，分析結果如圖 5 所示。圖中紅色實線為俯仰機構單套載荷變化曲線，藍色虛線為舉升機構單套載荷變化曲線。從圖 5 中可以看出單套舉升機構最大載荷為 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 7 頁Fmax1=18 kN單套俯仰機構最大載荷為Fmax2=31 kN2.3 舉升機構設計舉升機構采用普通的絲杠傳動機構形式。絲杠傳動機構是將電機的旋轉運動通過螺旋傳動副（滑動或滾動螺旋副）的機械運動轉換為絲杠的直線運動，并利用伺服電機的閉環(huán)控制特性，實現(xiàn)對推力、速度和位置的精密控制。圖 6 為普通絲杠舉升機構結構示意圖。絲杠暴露在外，可為絲杠加裝防護罩，以增強絲杠的環(huán)境適應性。2.3．1 設計計算考慮到機構的自鎖要求，舉升機構使用梯形絲杠副結構形式，根據(jù)絲杠的剛強度要求，初選梯形絲杠參數(shù)為公稱直徑 d=60 mm導程 S=9 mm 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 8 頁根據(jù)上節(jié)分析結果，舉升機構最大載荷為 18 kN，絲杠副的驅動力矩為 ??m6.8tg2d????NFT???絲杠中徑： d2= 55.5 mm導程角： γ=2.96°當量摩擦角：ρv=5.91°效率： ??%3tg??????安全系數(shù)按1.5 倍考慮，則單套舉升機構的驅動力矩設計參考值約為130 N·m舉升機構總行程約為430 mm，運動時間不大于1min，則梯形螺母的最低轉速為minr8.471930n???根據(jù)以上計算結果，驅動電機初選1.5 kW 交流伺服電機，其額定力矩為4.77 N·m，額定轉速為3000 r / min。由電機額定轉速及螺母最大轉速可以得出傳動鏈總速比最大值為 ，減5.624830iz??速機速比選為 ，則末級齒輪速副比最大值為 ，初步確定末級50ij? .1562ijzm???齒輪副速比為 im= 1。2.3.2 設計校核從輸出力矩角度進行校核，按電機額定輸出計算，末級（螺母） 輸出力矩為m1308.9.0157.4imj ?????NT?從輸出轉速（即工作時間） 角度進行校核，按電機額定輸出計算，末級（螺母） 輸出轉速為inr8.47ir60153nm???故上述設計滿足驅動力矩及工作時間要求。2.4 俯仰機構設計俯仰機構采用單級伺服電動缸機構。伺服電動缸在傳統(tǒng)的絲杠傳動機構的基礎上改而來，其傳動原理與傳統(tǒng)絲杠傳動機構相同。二者的區(qū)別在于電動缸是將絲杠的旋轉運動轉換為螺母的直線運動。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 9 頁與普通絲杠傳動機構相比，電動缸有效行程、效率都低于前者，重量也不占優(yōu)勢。但其防護性能更佳，環(huán)境適應性較強，維護簡單。電動缸結構如圖 7 所示。2.4.1 設計計算出于與舉升機構相同的考慮，俯仰機構使用梯形絲杠副結構，初選與舉升機構同規(guī)格的梯形絲杠，其參數(shù)為公稱直徑： d =60 mm導程： p =9 mm根據(jù)第 3 節(jié)的分析，俯仰機構載荷最大值為 31 kN，則絲杠的驅動力矩 T = 149．6 N·m （計算過程與3.1節(jié)相同） 。安全系數(shù)按1.5倍考慮，則單套俯仰機構的設計驅動力矩為224．4 N·m 。俯仰機構總行程約為1000 mm ，運動時間不大于 2 min，則梯形絲杠的最低轉速：minr5.2910n???根據(jù)以上計算結果 ，驅動電機初選2 .2 kW 交流伺服電機，額定輸出扭矩 7 .0 N· m，額定轉速為3000 r/min。由電機額定轉速及絲杠最低轉速可以得出傳動鏈總速比最大為 ,減速54.30iz??機速比選為 ,則末級齒輪副速比最大值為 ,初步確定末級齒輪副50ij? 8.1504ijzm??速比 im= 1。2.4.2 設計校核從輸出力矩角度進行校核，末級輸出力矩為；m4.280.150.7imj ?????NT? 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 10 頁從輸出轉速角度進行校核，末級輸出轉速為，minr5.60153nm???故上述設計滿足驅動力矩及工作時間要求。2.5 機構動態(tài)穩(wěn)定性設計俯仰舉升機構屬于平面四連桿機構，存在較多的裝配間隙，機構的動態(tài)穩(wěn)定性不足。可采取如下措施提高機構的動態(tài)穩(wěn)定性：1） 門架與轉盤間設計機械限位。門架舉升到位后，舉升機構對門架施加預緊力，將門架、舉升機構及轉盤在預緊力的作用下連接形成剛性支撐結構。2） 對俯仰機構部分設計輔助撐桿，提高俯仰機構連接的動態(tài)穩(wěn)定性。通過對上述機構的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)雷達天線的俯仰俯仰部分可以用平面連桿機構，本設計重點不是對機構的設計，因此對上面的機構的分析主要是論證其可行性。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 11 頁3 雷達俯仰機構電機的控制步進電機可將輸入的脈沖電信號變換為階躍式的角位移或直線位移。因此, 能用這種電機作為執(zhí)行元件來對雷達(或監(jiān)視裝置)的方位角、俯仰角實現(xiàn)自動控制。步進電機作為驅動元件的特點是: 能快速啟動、反轉, 制動的反應速度快 , 運行速度可調, 精度高, 慣性小。另外, 它的步距角和轉速不受電壓和負載變化以及環(huán)境條件的影響, 尤其適合在數(shù)字控制系統(tǒng)中使用。本裝置采用上位機、下位機兩級控制。下位機由主從式單片機系統(tǒng)構成, 其主要作用在于實現(xiàn)步進電機的監(jiān)控以及上、下位機之間的通訊。上位機用在更高一級層次上來指揮全系統(tǒng)的運行。3.1 系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由四個部分組成, 其框圖如圖 1 所示3.2 上位機單元本單元采用 IB M 一 Pc 機, 機內裝有異步通訊適配器板。其主要器件為可編程的 8 2 5 OU ART 芯片, 便于同與標準 RS- 232 c 串行通訊器件接口的設備進行數(shù)據(jù)通訊。由于主單片機中僅有一個全雙工串行口用來與從機單元進行通訊, 故本系統(tǒng)采取串行擴展通道(8 2 51 芯片) 。上位機與主單片機單元之間的通訊接口見圖 2 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 12 頁3.3 主單片機單元本單元通過擴展的串行通訊口與上位機進行通訊, 接收上位機發(fā)送來的信息, 并互通相關的狀態(tài)信息。同時, 主單片機單元也將控制信息、數(shù)據(jù)發(fā)送給從單片機單元, 指揮從機工作.本裝置的方位角與俯仰角傳動機構分別采用一臺步進電機獨立驅動, 同時運行, 因此, 主從單片機單元之間需要多機全雙工通訊接口, 其框圖如圖3 所示.其中O、1 . 從機分別控制方位角、俯仰角步進電機的運轉 . 它們的TXD 端、RXD 端與主單片機單元的RXD、TXD 端相連, 形成廣播式的通訊模式。主機發(fā)送的信息, 由從機接收并互為通訊。本單元還設置人一機接口, 配備有鍵盤、顯示器, 便于操作和觀察各相關的信息。3.4 從單片機單元從單片機單元由兩個獨立的8031最小系統(tǒng)組成。在主機控制下, 通過驅動接口, 兩個從機分別控制方位角、俯仰角步進電機的快速啟停、正反轉、加減速、連續(xù)掃描和實時跟蹤. 步進電機所需的時序脈沖, 由8031 的P : 口提供. 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 13 頁3. 5 執(zhí)行單元執(zhí)行單元由光電隔離、步進電機、功放、傳動裝置、穩(wěn)壓電源等幾部分組成。為保證系統(tǒng)正常工作, 低壓部分的單片機和高壓部分運行的步進電機, 以光電藕合的方式將二者隔離開來,本系統(tǒng)采用兩只75 BF 00 1 型三相反應式步進電機 , 其工作電壓為D C2 4v , 靜態(tài)電流為3 A , 步距角為1.50 , 三相六拍工作方式 , 直接由從機的P ; 口控制。由六個T w H 8 7 5 2 功率集成芯片組成驅動電源中的功率放大電路. 脈沖調制電路由NE 55 構成。整個執(zhí)行單元框圖見圖4 。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 14 頁4 雷達俯仰部分的設計方案由上述雷達機構以及動力來考慮，本設計雷達天線俯仰運動其動力源也是由步進電機來帶動。步進電機轉速較大，而雷達天線的轉速比較慢，所以要靠減速器來實現(xiàn)，減速器帶動偏心輪，偏心輪連接著連桿機構來實現(xiàn)雷達天線的俯仰運動。本設計不在步進電機選擇及減速器的設計上作重點介紹。本課題主要設計一種控制電路，要求雷達天線高低角工作范圍為-15 至 95 度，當轉到接近最高和最低極限位置時，該電路自動去掉天線驅動電機上的控制電壓，并使天線很快被制動，防止機械和電機過荷損壞，起到保護作用。因此我們可以考慮在雷達天線運動的極限位置，即-15 度和 95 度兩個位置安裝兩個限位開關，使得雷達運動到這兩個角度時，雷達天線觸碰到兩個限位開關，兩個限位開關起到保護作用，使得步進電機斷電，從而使雷達天線停止運動，若要使雷達天線離開極限位置，只需要再轉到手輪即可。所以本設計重點是設計這個高低角俯仰限制電路。同時應該考慮到步進電機斷電后，雷達天線由于質量比較大，仍然有慣性，為了防止雷達天線由于慣性碰壞，本文應該考慮設計一個剎車機構（緩沖裝置） 。剎車機構（緩沖裝置）大概有兩種：電剎車以及機械剎車。電剎車即電制動剎車，在剎車系統(tǒng)中算一個新興領域，通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)電剎車系統(tǒng)在飛機等大功率電子設備中應用較多，隨著研究的深入，當前民用飛機正向“多電化”方向發(fā)展，越來越多的電控部件取代了液壓控制部件，從而更有效的利用了發(fā)動機的輸出功率，降低了耗油量。傳統(tǒng)的機械剎車，像液壓系統(tǒng)也是常用的剎車系統(tǒng)，電剎車系統(tǒng)跟液壓系統(tǒng)相比，有著其優(yōu)越性，像在飛機上，電制動剎車系統(tǒng)，它用機電作動機構取代現(xiàn)有剎車系統(tǒng)的液壓作動機構，不再需要管道、泵和閥等液壓組件，完全避免了漏油故障；各種信號都通過電纜傳輸，對剎車系統(tǒng)的監(jiān)控更為簡單和直觀，控制程序可以根據(jù)飛機狀態(tài)（飛機載重、發(fā)動機推力、襟副翼狀態(tài)和輪胎磨損等情況）和地面狀況（地面干濕、 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 15 頁跑道滑行道長度等）實現(xiàn)對剎車系統(tǒng)的動態(tài)控制，使飛機能在理想狀態(tài)下滑行和降落，從而實現(xiàn)節(jié)油、節(jié)約成本和避免人為差錯。本設計由于是應用在雷達天線上，剎車系統(tǒng)主要是起著緩沖作用，緩沖器的作用為, 防止天線座轉動部分由于限位開關失靈、制動器發(fā)生故障或其它的意外情況越過限位區(qū)域, 從而使天線或天線座損壞。緩沖器作為天線座的安全保護裝置, 要求具有兩方面的功能: 一是緩沖作用 , 將突然的沖擊載荷轉化為緩慢作用的載荷, 延長加載時間, 減小沖擊力; 另一方面還要具有一定的減振作用, 將吸收的能量通過摩擦不可逆地轉化為熱能散失掉, 亦即能吸收和耗散能量, 回彈小, 從而減小天線和天線座的沖擊和振動。因此本設計可以采用傳統(tǒng)的機械剎車裝置，及緩沖裝置。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 16 頁5 高低角俯仰限制電路針對要求雷達天線高低角工作范圍為-15 至 95 度，當轉到接近最高和最低極限位置時，該電路自動去掉天線驅動電機上的控制電壓，并使天線很快被制動，防止機械和電機過荷損壞，起到保護作用。我們可以考慮在雷達天線運動的極限位置，即-15 度和 95 度兩個位置安裝兩個限位開關，使得雷達運動到這兩個角度時，雷達天線觸碰到兩個限位開關，兩個限位開關起到保護作用，使得步進電機斷電，從而使雷達天線停止運動，若要使雷達天線離開極限位置，只需要再轉到手輪即可。高低角俯仰限制電路的作用是當天線接近最高 95 度或最低極限位置-15 度時，自動的去掉驅動電動機電樞上的控制電壓，使天線很快被制動，防止電機和機械過荷，起到保護作用。高低角俯仰限制電路由兩個終端開關（KZ32-51 和 KZ32-52） 、三個繼電器（J32-1、J32-2 和 J32-3） 、四個硅二極管（BG32-10、11 和 BG32-12、9）等組成，其電路如圖 1 所示。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 17 頁圖 1終端開關裝在天線座的高低角動力傳動裝置外殼的一個小盒內，開關的頂桿露在外面，當天線沿高低角轉到接近最高或最低極限位置時，裝在扇形齒輪上的楔形銷就會壓迫相應的那個終端開關的頂桿，使開關接通。電路的其它元件則裝在一個膠木板上，呆在天線座的立柱上。當天線在上、下極限位置之間轉動時，終端開關均不被頂通，高低角俯仰限制電路開路不起作用。當天線沿高低角向下轉動時，誤差信號使圖 1 中 A 點電位低于 B 點的電位，當天線轉到下極限位置時，終端開關 KZ32-51 被頂通，由于 A 點電位低于 B 點電位，BG32-11 處于導通狀態(tài)，于是限制電路的右支路開始工作，將使電力放大機的輸出很快下降，接近于零。電力放大機輸出很快下降的原因有：（一） 電力放大機控制繞組上的電壓被旁路。旁路電流從 B 點經(jīng) BG32-11、J32-1 和 KZ32-51 到 A 點。使得電力放大機的輸入大大減小，故輸出也就顯著減小。（二） 電力放大機的輸出被旁路。J32-1 線包有電流流過而動作，其觸點將 J32-3 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 18 頁的線包電源接通，J32-3 的觸點就將使電力放大機的輸出端 H2B2 經(jīng) R32-54 旁路，使電力放大機的輸出很快下降。C32-1 起到保護繼電器觸點不被燒壞的作用。（三） 驅動電機反電勢驅使電流流過電力放大機的補償繞組 B2B1，此電流與正常工作時電力放大機輸出電流流過補償繞組的方向相反，所以這時補償繞組產(chǎn)生的磁通和控制繞組的磁通方向相反，起著去磁作用，使電力放大機輸出很快下降。由于電力放大機的輸出很快下降，驅動電機加在天線上的轉矩也就很快減小而接近于零。因驅動電機反電勢所產(chǎn)生的電流以正常時相反方向流過驅動電機的電樞，造成很大的反轉矩，使天線很快制動，保證其安全。要想使天線離開極限位置而轉動手輪使天線升高時，這時的誤差信號使圖中 A 點電位高于 B 點電位，BG32-11 不導電，限制電路的右支路被切斷， J32-1 和 J32-3 均不工作（為了防止 BG32-11 的反向電流引起 J32-1 的動作，在 J32-1 的線包上并聯(lián)二極管BG32-9） ，電力放大機的輸入和輸出電路的旁觀現(xiàn)象被消除，起到正常放大作用，控制電壓加到驅動電機上，驅使天線升高而離開極限位置。當天線升高到達上極限位置時，KZ32-52 被頂通，限制電路的左支路工作，同樣能使天線很快被制動，其工作原理與上述相仿。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 19 頁6 緩沖裝置緩沖器的作用為, 防止天線座轉動部分由于限位開關失靈、制動器發(fā)生故障或其它的意外情況越過限位區(qū)域, 從而使天線或天線座損壞。緩沖器作為天線座的安全保護裝置, 要求具有兩方面的功能 : 一是緩沖作用, 將突然的沖擊載荷轉化為緩慢作用的載荷, 延長加載時間, 減小沖擊力 ; 另一方面還要具有一定的減振作用, 將吸收的能量通過摩擦不可逆地轉化為熱能散失掉, 亦即能吸收和耗散能量 , 回彈小, 從而減小天線和天線座的沖擊和振動。6.1　分析、計算和設計（載荷分析和計算）設計緩沖器首先要確定其使用條件, 明確按什么樣的“意外情況” 來設計緩沖器, 也就是緩沖器的受載分析。本設計主要考慮天線座方位部分在最大風力矩和最大電機驅動力矩作用下, 以最大角速度及最大速度轉動時, 止擋塊撞到緩沖器上能吸收的全部能量, 有下式2m/1(????JMEW）式中, E 為緩沖器應吸收的能量; 為最大工作風速時的風力矩; Mm 為碰撞后的電動w機驅動力矩; J 為天線座及驅動系統(tǒng)折算到方位軸上的慣量; 天線座方位的最大角速度;為緩沖行程。?計算得到緩沖器要吸收的能量約為 118 焦耳6.2　設計6.2.1　彈簧的設計由于本雷達天線座的尺寸限制和美化設計的要求, 如單純以彈簧緩沖器來實現(xiàn), 無法滿足要求, 經(jīng)過多次試算 , 最后采用如下圖所示集彈簧、氣缸及橡膠墊為一體的復合緩沖器。其能量分配如下:321E?? 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 20 頁式中, 為彈簧吸收的能量; 為壓縮空氣吸收的能量; 為橡膠墊吸收的能量。1E2E3E其中, 彈簧吸收的能量分為兩只彈簧可吸收能量的總和。按實際空間和有限尺寸選用彈簧如下:彈簧 1　 行程　S=28mm直徑 d=3mm旋向 右有效圈數(shù) n=8極限壓力 P=315N吸收能量 E= 0.5PS=4.41(J)彈簧 2　行程　S=28mm直徑 d=6mm旋向 左有效圈數(shù) n=4極限壓力 P=2267N吸收能量 E=0.5PS=31.74( J)其中彈簧 1 主要用來歸位, 并吸收少量能量。彈簧 2 吸收部分能量。兩彈簧吸收之和不能滿足要求。其余能量需由氣腔和橡皮墊吸收。6.2.2　緩沖器腔的設計緩沖器腔體可看成為一緩沖氣室, 緩沖器氣室內的空氣被壓縮從而吸收部分能量, 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 21 頁壓縮過程可以認為是絕熱過程。緩沖器腔體能夠吸收的最大能量視氣缸強度而定, 也就是說在強度允許的情況下其吸收的能量為無窮大。吸收能量過大則剛度太大, 這就需在活塞上開一排( 進) 氣孔, 調節(jié)它的大小可吸收不同的能量。其吸收的能量可按下式計算:]1)/[(5.3286.032??PVE式中, 為排氣壓力 ; 壓縮空氣的體積; 為氣缸允許承受的最氣體壓力(設定的) 。其2P3中:排氣壓力 可調節(jié)到 , 壓縮空氣的體積 = ( )3=30. 52 , 氣2kg/cm2V?29.07?3cm缸允許承受的最高氣體壓力 為 20kg/ 。3P2所以E=3.5×3×30.52[ -1]=73.88(J)286.0/）（還沒吸收的能量為 118- 31.74- 4.41- 73.88=7.97(J) , 留給橡皮墊是完全可以吸收的。這說明腔體的尺寸大小是合適的, 能滿足緩沖器的性能要求。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 22 頁結 論雷達在現(xiàn)代軍事領域具有重要的地位，雷達的發(fā)展對國家的軍事具有深刻的影響，所以研制更準確、更實時的雷達對于科技人員來說是十分重要的。本文運用所學知識對雷達俯仰機構的控制進行了簡單的設計，運用機械和限制電路來設計控制雷達天線高低角工作范圍的電路。新型機構的設計關鍵是要協(xié)調處理好各機構與結構件的接口關系，精確計算各機構的行程與結構尺寸。只有將各相關因素綜合考慮，合理布局，才能滿足雷達運輸及工作狀態(tài)的要求。在本文設計的開始，我對雷達高低角俯仰限制電路沒有任何概念，通過跟導師的溝通交流，已經(jīng)在網(wǎng)絡上搜索資料，對高低角俯仰限制電路有了簡單的認識，對于這的設計，中間有大量不懂得問題，發(fā)現(xiàn)了自身能力還是有巨大的不足，在老師和同學的幫助下，能一點一滴的設計下來，我也深刻體會到了科研設計人員的辛苦與不易。經(jīng)過幾個月的忙碌，我已通過所學知識對電路進行了簡單的設計，由于能力有限，又是初次設計電路方面的設計，我的設計中難免會有不足之處，還望老師給予指導。這次畢業(yè)設計是對大學四年的檢驗，也是對即將走向社會工作的考驗，我深知雖然就要畢業(yè)了，心里難免沉重了一些，但是我通過這次畢業(yè)設計對以后的工作充滿了信心，畢竟自己的求知路還很長，我相信我能為祖國貢獻自己的一份力量，路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 23 頁致 謝時光如梭，光陰似箭，豐富、充實的求學生活即將成為過去，在此，我衷心感謝所以關心支持我的老師、親人和朋友，并向他們表示崇高的敬意在這半年的設計學習中，我得到了王飛老師的精心指導和幫助，從設計的選題、開題論證、資料的收集整理，到正式的設計、撰寫修改，無不滲透著王老師的心血和汗水，在此表示衷心的感謝！同時與同學和老師間的交流也讓我受益匪淺。通過設計，我深深的感受到了自己知識的淺薄。學海無涯，在將來的學習中我一定會更加的勤奮、謙虛。在這里我向在大學期間教導我、幫助我的各位老師表示最誠摯的謝意!祝老師們身體健康、萬事如意！首先感謝大一的機械制圖賈百合老師，機械制圖是機械專業(yè)學習的基礎，因為賈老師的認真、細心、嚴肅的教風，高標準的要求，在以后的學習中我們才會得心應手！感謝電工學穆國華老師，大三那年晚上上課時有幾次上課停電，話筒不能用，黑板不能用，穆老師沒有等待來電，而是盡可能發(fā)出最大的聲音，讓后面的學生聽到，不耽誤每一節(jié)課，這些場景我至今仍記憶猶新！感謝閆存富老師，他講的數(shù)控機床診斷與維修至今歷歷在目，他講的課十分生動，課程氣氛活躍，通俗易懂。他對我們的論文格式要求特別嚴格，對我們的畢業(yè)設計的格式起到重要影響。感謝機械控制工程基礎常靜老師，她講課態(tài)度極其認真，力求使我們每個人都聽懂，在課后更是對我們嚴格要求，作業(yè)中出現(xiàn)錯誤必須認真更正！感謝機器人技術、過程控制儀表與裝置朱煜鈺老師，朱老師是一個對學生負責任的老師，平時不茍言笑，以嚴肅著稱，在她的課上幾乎沒有說話的！由于時間倉促，自己水平有限，同時缺乏經(jīng)驗，設計中的不足和錯誤在所難免，懇請各位老師和同學批評指正，提出寶貴意見。 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 24 頁在此，我也感謝我同一組的組員和班里的同學是你們在我遇到難題是幫我找到大量資料，解決難題。真誠地感謝所有幫助過我的老師同學。通過這次畢業(yè)設計不僅提高了我獨立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認真嚴謹，一絲不茍的學習態(tài)度更培養(yǎng)了我的獨立思考的能力。由于經(jīng)驗匱乏，能力有限，設計中難免有許多考慮不周全的地方，希望各位老師多加指教。最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。謝謝你們，真心的祝你們在今后的生活中更上一層樓！ 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 25 頁參考文獻[1]張潤奎,戚仁欣 ,張樹雄等.雷達結構與工藝[M].電子工業(yè)出版社,2004. 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