小型毫米波雷达天线升降平台的设计与分析

发布时间：2017-06-30 01:00

  本文关键词：小型毫米波雷达天线升降平台的设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着雷达应用领域的增加,越来越多的国家投入大量的人力、物力以及财力用于研究雷达系统。目前,探地雷达试验大多数采用机载的方式,其存在几个缺点:一是会耗费大量的人力和物力;二是由于载体运动的复杂性以及不稳定性对测量算法和试验结果会产生较大的误差;三是试验周期较长。因此,设计一套位于外场且功能完备、稳定可靠的可供雷达天线运动的多自由度试验平台用于模拟真机试验具有十分重要的现实意义。本文的主要工作是设计一套适用于小型毫米波雷达天线的升降平台。根据课题要求,升降平台作为雷达天线的载体,其主要功能是在一定范围内调节雷达天线的高度,并要求准确定位。本文的主要研究内容和创新点如下:(1)升降平台总体方案设计。根据设计指标,通过对比各类升降机构的优缺点,选择符合课题需求的设计方案。(2)传动系统设计。为实现雷达天线工作平台安全稳定地升降,对传动系统进行设计,此外,还采用ANSYS软件对螺旋升降机进行稳定性校验以及对安装框架进行静力分析。(3)驱动系统设计。根据课题要求,选择合理的驱动方式,并采取相关措施对雷达天线工作平台升降的高度进行测量和限位。(4)对升降平台蜗杆传动机构的啮合力进行仿真研究。采用ADAMS软件对升降平台蜗杆传动机构的动态啮合过程进行仿真研究,指出啮合力的周期性波动是造成蜗杆传动机构疲劳破坏的主要原因,提出可以通过降低啮合力的波动幅度来延长其工作寿命和提高工作精度的措施,解决了工作平台振动和冲击过大的问题,为更加准确地评估雷达的工作特性提供了保障。(5)对升降平台丝杠螺母副进行自激振动分析。为了减小工作平台的振动和冲击,利用Gallina二自由度模型对螺旋升降机在下降过程中发出的异响声和振动进行研究,指出丝杠螺母副惯性矩阵的非对称性是造成系统自激振动的主要原因。此外,利用MathCAD分别得到了摩擦系数、丝杠中径和轴向载荷对系统稳定性影响的曲线,并提出了避免系统自激振动的措施。
【关键词】：雷达 升降平台 啮合力 自激振动
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH211.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题背景与研究意义11-13
• 1.2 国内外研究现状分析13-15
• 1.3 课题研究内容15-16
• 第二章 雷达天线升降平台总体技术方案16-27
• 2.1 课题需求分析16-20
• 2.1.1 升降平台的技术指标16-17
• 2.1.2 升降平台的实现方式17-20
• 2.2 课题研究的理论与技术20-25
• 2.2.1 有限元法20-21
• 2.2.2 三相异步电动机变压变频调速技术21-23
• 2.2.3 虚拟样机技术23-25
• 2.3 总体方案的论证与确定25-26
• 2.3.1 基于螺旋升降机的传动方案25
• 2.3.2 升降平台驱动方案25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 雷达天线升降平台传动系统与驱动系统设计27-52
• 3.1 螺旋升降机的选型27-30
• 3.1.1 螺旋升降机的型号27-28
• 3.1.2 螺旋升降机的相关计算28-30
• 3.2 丝杠稳定性校验30-31
• 3.2.1 确定计算方法30-31
• 3.2.2 特征值屈曲分析31
• 3.3 丝杠自锁性校验31-32
• 3.4 导向装置的设计32-35
• 3.4.1 导轨的设计32-34
• 3.4.2 夹紧装置的设计34-35
• 3.5 安装框架的设计35-38
• 3.5.1 安装框架的外形设计35-36
• 3.5.2 安装框架的静力分析36-38
• 3.6 联轴器的设计38-39
• 3.7 驱动系统设计39-43
• 3.7.1 驱动电动机的计算39-40
• 3.7.2 驱动电动机的型号40-42
• 3.7.3 变频器42-43
• 3.8 升降平台的搭建43-45
• 3.9 测量与限位45-49
• 3.9.1 行程开关45-46
• 3.9.2 传感器46-47
• 3.9.3 驱动控制47-49
• 3.10 手动装置49-50
• 3.11 升降平台的调试50-51
• 3.12 本章小结51-52
• 第四章 雷达天线升降平台蜗杆传动机构啮合力的仿真研究52-65
• 4.1 ADAMS简介52-54
• 4.2 虚拟样机的建立54-59
• 4.2.1 三维实体模型的建立54-55
• 4.2.2 ADAMS环境设置55-56
• 4.2.3 设置属性参数56
• 4.2.4 定义运动副56
• 4.2.5 施加载荷和运动激励56-59
• 4.3 动力学仿真分析59-60
• 4.4 啮合力的影响因素60-64
• 4.4.1 刚度系数对啮合力的影响60-61
• 4.4.2 蜗杆转速对啮合力的影响61-62
• 4.4.3 负载对啮合力的影响62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 雷达天线升降平台丝杠螺母副自激振动分析65-73
• 5.1 自激振动概述65-66
• 5.1.1 自激振动与自振系统65
• 5.1.2 自激振动的形成机制65-66
• 5.1.3 自激振动的研究现状66
• 5.2 螺旋升降机的运动方程66-69
• 5.3 稳定性判定69-70
• 5.4 自激振动的影响因素70-72
• 5.4.1 摩擦系数对系统稳定性的影响70-71
• 5.4.2 丝杠中径对系统稳定性的影响71-72
• 5.4.3 轴向载荷对系统稳定性的影响72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-76
• 6.1 课题总结73-75
• 6.2 未来工作展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果81-82

【参考文献】

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