雷達(dá)底座轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)

雷達(dá)底座轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)雷達(dá)底座轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)：一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度，如下圖1.1所示。圖1.1承載能力：500kg被測(cè)件最大尺寸：臺(tái)面跳動(dòng)：0.02mm臺(tái)面布置T型槽，便于安裝負(fù)載方位轉(zhuǎn)角范圍：±120°具有機(jī)械限位和鎖緊機(jī)構(gòu)角度位置測(cè)量精度：±亍角度位置測(cè)量重復(fù)性：±3’角速范圍：O.OD17s-607s設(shè)計(jì)流程根據(jù)機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，其設(shè)計(jì)流程大致如下圖2.1所示。設(shè)計(jì)流程圖2.1根據(jù)上圖所示，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可分為四個(gè)階段：功能設(shè)計(jì)、總體方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)。功能設(shè)計(jì)部分，是在結(jié)合所給出的重要性的要求及用戶可能的功能目標(biāo)需求的前提下，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的功能進(jìn)行定義分析，將每一個(gè)功能細(xì)化為一個(gè)個(gè)的功能元，利用QFD圖對(duì)實(shí)現(xiàn)各種功能的所對(duì)應(yīng)的技術(shù)的相對(duì)重要性進(jìn)行分析，相對(duì)重要性較高的功能技術(shù)便是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在?？傮w方案設(shè)計(jì)部分，通過(guò)利用SysML語(yǔ)言來(lái)明確各部分之間的功能參數(shù)和參數(shù)約束關(guān)系，并完成草圖的設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)部分，需要使得零件實(shí)現(xiàn)其預(yù)定的功能，并保證其精度和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段主要是利用cad等三維建模軟件，完成系統(tǒng)的3D圖，并生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的2D圖，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。對(duì)于重要的零部件需要利用有限元軟件進(jìn)行仿真分析，保證其可靠性。最后還需要應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足功能目標(biāo)要求。設(shè)計(jì)總結(jié)部分，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行反思和總結(jié)，考慮整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不足和所運(yùn)用的相關(guān)知識(shí)。QFD需求-功能-技術(shù)分析QFD(全稱QualificationFunctionDeployment)，是用來(lái)對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)規(guī)劃的工具。QFD主要功能是能夠?qū)崿F(xiàn)工程設(shè)計(jì)與消費(fèi)者或用戶需求之間的緊密連接，根據(jù)消費(fèi)者需求和用戶目標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)時(shí)修改和控制，把用戶的功能目標(biāo)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中得以體現(xiàn)，并根據(jù)需求的重要性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃，有重點(diǎn)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)根據(jù)用戶對(duì)于雷達(dá)底座轉(zhuǎn)臺(tái)的功能重要性的需求，首先給出其需求和功能之間的聯(lián)系，如下圖3.1所示的質(zhì)量屋，屋頂為系統(tǒng)的功能，包括驅(qū)動(dòng)元件的轉(zhuǎn)速、體積、重量，及傳動(dòng)元件和傳感器的可靠性等，左側(cè)圍用戶對(duì)于系統(tǒng)的功能目標(biāo)的需求，由用戶直接給出的功能，如角度位置測(cè)量精度：±亍、角度位置測(cè)量重復(fù)性:

±3'、角速范圍：等和用戶潛在的功能需求，如人機(jī)交互、成本、節(jié)能等方面的需求組成。圖3.1中各功能需求后面的數(shù)字代表著這些功能的相對(duì)重要性，即importanceofwhats，其數(shù)字越大代表其重要性越高，用戶對(duì)于這些需求的重要性之和應(yīng)該等于100。質(zhì)量屋屋頂代表各部分功能之間的相互聯(lián)系，分為positive、negative和不明確三種情況。uimCh-Mir出囹mM朋uimCh-Mir出囹mM朋H^m出"EluuLaMuummLEIJyEEl滔需求功能圖3.1根據(jù)功能需求的質(zhì)量屋可以計(jì)算出各部分功能的相對(duì)重要性，其相對(duì)重要性如下圖3.2所示。由圖中可以看出，驅(qū)動(dòng)元件轉(zhuǎn)速、傳感器精度、傳感器分辨力及其靈敏度等相對(duì)重要程度較高。功能重要性柱狀圖3.2在功能需求關(guān)系確定之后，可以進(jìn)一步根據(jù)功能的重要性建立與實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的技術(shù)手段之間的重要性和聯(lián)系，如下圖3.3功能技術(shù)圖所示。功能技術(shù)圖的屋頂是實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能可能用到的相應(yīng)技術(shù)手段，與功能需求圖相同，屋頂不同的符號(hào)表示不同技術(shù)手段之間的相關(guān)性，也分為positive、negative和不明確三種情況。左側(cè)是在功能需求圖的基礎(chǔ)上，把功能需求圖中得到的有關(guān)功能及其對(duì)應(yīng)的重要性移植到功能技術(shù)圖中。具體情況可以參看圖3.3所示，圖的最下方是計(jì)算所得的相關(guān)技術(shù)手段的對(duì)應(yīng)的重要程度的數(shù)值。功能技術(shù)圖3.3根據(jù)上面的功能技術(shù)的質(zhì)量屋可以計(jì)算出各部分技術(shù)的相對(duì)重要性，其相對(duì)重要性如下圖3.4的柱狀圖所示。由圖可以看出，電動(dòng)機(jī)、編碼器、感應(yīng)同步器、壓電加速度傳感器等的重要程度較高，也說(shuō)明在實(shí)現(xiàn)用戶所要求的功能目標(biāo)的眾多技術(shù)手段中，上述這些技術(shù)相對(duì)更適合所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。例如，在動(dòng)力源的選擇上，既有液壓馬達(dá)，又有電動(dòng)機(jī)，綜合考慮其他因素后，電動(dòng)機(jī)的重要性明顯高于液壓馬達(dá)，由此可知系統(tǒng)的動(dòng)力源應(yīng)該選用電動(dòng)機(jī)而不是液壓馬達(dá)，這樣個(gè)有利于和其他技術(shù)手段之間的協(xié)調(diào)性和兼容性。綜上所述可知?jiǎng)恿υ吹倪x擇是電動(dòng)機(jī)，位置傳感器選擇編碼盤，加速度傳感器選擇是壓電加速度傳感器，變速機(jī)構(gòu)綜合考慮是選用可以變速的電動(dòng)機(jī)代替變速機(jī)構(gòu)，故電動(dòng)機(jī)應(yīng)該選用可以變速的電動(dòng)機(jī)。技術(shù)重要性柱狀圖3.4總體方案設(shè)計(jì)SysML語(yǔ)言是UML語(yǔ)言（UnifiedModelingLanguage,統(tǒng)一建模語(yǔ)言，一種面向?qū)ο蟮臉?biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言，用于軟件系統(tǒng)的可視化建模）在系統(tǒng)工程應(yīng)用領(lǐng)域的延續(xù)和擴(kuò)展，是近年提出的用于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多用途建模語(yǔ)言，用于對(duì)由軟硬件、數(shù)據(jù)和人綜合而成的復(fù)雜系統(tǒng)的集成體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化的說(shuō)明、分析、設(shè)計(jì)及校驗(yàn)。在這里我們繪制參數(shù)圖如下。在下面的參數(shù)圖中，我們確定了系統(tǒng)中各部件的相互約束情況。5底座轉(zhuǎn)臺(tái)關(guān)鍵件有限元分析5.1臺(tái)面結(jié)構(gòu)有限元分析在考慮轉(zhuǎn)臺(tái)的臺(tái)面尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，由于所要求的載荷的尺寸為05叩x600mm，故臺(tái)面尺寸應(yīng)該大于或等于該尺寸，為了保證安裝的可靠和操作方便，可以給臺(tái)面留下一定的余量，因此，選擇臺(tái)面的尺寸為，留下100mm的余量，其臺(tái)面圖如下圖5.1圖所示。

臺(tái)面圖5.1對(duì)于臺(tái)面厚度的確定，主要需要考慮臺(tái)面的強(qiáng)度、以及臺(tái)面在載荷的作用下的變形情況。由于這已經(jīng)超出材料力學(xué)的范圍，因此我們無(wú)法定量地去實(shí)施計(jì)算。我們決定用如上圖所示的仿真模型來(lái)進(jìn)行仿真。最終確定臺(tái)面厚度取50mm可以得到一個(gè)比較好的結(jié)果。臺(tái)面取50mm厚時(shí)其三維仿真圖如下圖4—32臺(tái)面各點(diǎn)受力情況

Criterion Good | PoorWcurstAverse3trelch(IDO.Hffii)||0(D.M)i:G.OOft\0.4L8Q.故2AspectRatio|2518C90.15%)||￡75C.：..3S*:-■-6332.DOT5.1轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)有限元分析6.ADAMS/MATLAB聯(lián)合仿真1引言航天產(chǎn)品中機(jī)電類產(chǎn)品占據(jù)了大多數(shù)，在傳統(tǒng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，機(jī)械工程師和控制工程師雖然在共同設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，但是他們各自都需要建立一個(gè)模型，然后分別采用不同的分析軟件，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)、調(diào)試和試驗(yàn)，最后建造一個(gè)物理樣機(jī)，進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，機(jī)械工程師和控制工程師又需要回到各自的模型中，修改機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，然后再進(jìn)行物理樣機(jī)聯(lián)合調(diào)試，圖1說(shuō)明了這個(gè)過(guò)程。-?機(jī)械皓村參數(shù)-?機(jī)械皓村參數(shù)機(jī)械模型調(diào)試和試驗(yàn)■*理物理.試騷和性能評(píng)估人A■控制系統(tǒng)券敬■控茂糧型■御試和試驗(yàn)省nF圖1傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)方法