(論文)精密機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)1最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻(xiàn)

精密機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)紅外跟蹤仿真系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)“仿真”，顧名思義就是模仿某種實(shí)物的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，用以測(cè)試它的真實(shí)性能。紅外跟蹤仿真就是利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建一個(gè)虛擬環(huán)境來模擬紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)實(shí)行精確的跟蹤打擊，從而測(cè)試出它的打擊特性。由于導(dǎo)彈飛行實(shí)驗(yàn)技術(shù)復(fù)雜、規(guī)模大、成本高等實(shí)際因素制約了打靶次數(shù)，無法進(jìn)行實(shí)際的實(shí)物仿真，只能用計(jì)算機(jī)和物理模型相結(jié)合，來模擬一個(gè)與導(dǎo)彈使用情況類似的環(huán)境，進(jìn)而得到它的比較確切的實(shí)際特性。二、設(shè)計(jì)原理與方案 由于導(dǎo)彈跟蹤是根據(jù)目標(biāo)在跟蹤器上光斑大小和光能量大小，可依據(jù)此原理來設(shè)計(jì)紅外跟蹤仿真系統(tǒng)。2.1方案飛行目標(biāo)尾噴口噴出紅外光波（等效于一個(gè)黑體光源），物高為尾噴口大小。物距為尾噴口到接收透鏡的距離。像高為尾噴口通過接收透鏡后在接收面上的高度。像距可由成像公式計(jì)算得出。如圖1所示。圖中為焦點(diǎn)到像點(diǎn)的距離。yXyl-l-y圖1 導(dǎo)彈跟蹤光學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖這里物方介質(zhì)和象方介質(zhì)都為空氣，折射率均為1。2.1.1成像位置設(shè)接收透鏡的焦距為=50mm，高斯物距 l = - (400002107 )mm由于焦距相對(duì)于物距很小，x,牛頓物距亦為x = - (600002107 )mm根據(jù)牛頓公式： = 牛頓象距代入焦距和物距得： =0.050.000125mm也是象點(diǎn)的離焦量。不論目標(biāo)距是20000m還是40m，離焦量是很小的，它們的象距差是很小的。實(shí)際上我們把CCD接收面置在接收透鏡的焦面上，CCD定位精度也只是0.05mm。因此，可以認(rèn)為目標(biāo)距在20000m- 40m變化時(shí)，象面不變，都位于接收透鏡的焦面。從上面分析可知，目標(biāo)距變化時(shí)，物距變化，但象距不變。由象高公式：可得： 因?yàn)槲锔吆拖缶喽紴槌?shù) 由此可知象高與物距成反比。即目標(biāo)距變化時(shí)，接收面上的像光斑大小與目標(biāo)距成反比。可以用光斑大小來反映目標(biāo)距。已知物距（目標(biāo)距）和物高（尾噴口直徑），而探測(cè)器在透鏡焦面上，因此可以計(jì)算物面對(duì)孔徑光闌的張角，即視場(chǎng)角。視場(chǎng)角2w和目標(biāo)距離的關(guān)系為：光斑大小也反應(yīng)了視場(chǎng)角大小。如圖2。lense2y-l圖2紅外目標(biāo)的視場(chǎng)角2.2仿真原理目標(biāo)仿真要求在接收物鏡的像面上光斑大小和能量與實(shí)際跟蹤系統(tǒng)相符。它實(shí)際是讓一光源照明一物體，該物通過光學(xué)系統(tǒng)成像在接收鏡的焦面上，其光斑大小和能量與實(shí)際相符，而且能夠控制光斑大小及能量發(fā)生變化，反映目標(biāo)距的變化。物體成像在接收物鏡焦面上，則物體在無限遠(yuǎn)，位于一個(gè)準(zhǔn)直透鏡的物方焦面上。仿真器的光學(xué)系統(tǒng)如圖3。由電機(jī)控制視場(chǎng)光闌的大小變化。123456ffi2圖3仿真器光學(xué)系統(tǒng)圖1 光源 2聚光鏡 3視場(chǎng)光闌 4準(zhǔn)直物鏡 5接收鏡 6光敏面三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)動(dòng)力源 電動(dòng)機(jī)是比較傳統(tǒng)但也是最常用的傳遞動(dòng)力的裝置，一般分為同步電機(jī)、異步電機(jī)、三相電機(jī)等。這里用的是同步電機(jī)，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳遞裝置傳遞給齒輪，從而帶動(dòng)齒條的直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光闌大小的變化。 由于此仿真系統(tǒng)受體積、重量、價(jià)格等因素的限制，在此只能選小型電動(dòng)機(jī)來提供動(dòng)力。減速裝置因?yàn)辇X輪傳遞的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍比較大，而光闌的縮進(jìn)范圍較小，故需要減速裝置來減小齒輪的傳動(dòng)，這里的減速裝置就是減速箱，它能達(dá)到確定的減速比，較精確的實(shí)現(xiàn)光闌的開合大小。減速箱還有改變運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速比的作用。此仿真系統(tǒng)中需要的減速比是42：1。齒輪減速箱裝配圖齒輪減速箱實(shí)物圖齒輪齒條其實(shí)有很多不同的機(jī)構(gòu)都能實(shí)現(xiàn)光闌視場(chǎng)大小的變化，但每種都有它的優(yōu)劣點(diǎn)，最終選擇齒輪齒條機(jī)構(gòu)是由于它首先能滿足功能要求，其次也能達(dá)到一定的精度要求，原理簡(jiǎn)單易懂，實(shí)現(xiàn)起來方便，另外它的缺點(diǎn)可通過改進(jìn)裝置來減小和避免。一個(gè)齒輪，上下各一條齒條。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上下齒條等速的相對(duì)移動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)有開口的光闌片相對(duì)移動(dòng)，開口大小變化，實(shí)現(xiàn)了視場(chǎng)光闌大小變化 。其他的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：3.1 彩虹光闌傳動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：外形美觀，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于操縱。缺點(diǎn)：精度低，易卡死，能量損耗大。彩虹光闌由很多光闌片組成，若其中任一片有損壞，則光闌片就不能正常工作，也就失去了它的作用。3.2 螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)有一定開口形狀的金屬葉片組成的,兩段螺紋旋向相反. 螺旋傳動(dòng)以其精度高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)被很多人納入考慮范圍之內(nèi)，但它一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是它的起燃時(shí)間，由于在起燃時(shí)間內(nèi)光闌進(jìn)給量太小，達(dá)不到要求，故就被排除在外了。它的工作原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，首先固定其中一個(gè)螺母，然后通過調(diào)節(jié)另一個(gè)螺母就能達(dá)到改變光闌范圍的功能。四、零件圖的設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)的組成部分包括支架、導(dǎo)軌、光闌片、齒條、齒輪等，每一部分所起的作用都是不同的，但它們之間又是緊密聯(lián)系的，缺少任何一部分該機(jī)構(gòu)都不可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。紅外跟蹤仿真系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖：& 4.1 支架支架主要起固定、支撐作用，其零件圖如下圖所示：支架的主視圖與俯視圖& 4.2 導(dǎo)軌使齒條能正常能沿固定方向作直線運(yùn)動(dòng)，不會(huì)左右上下發(fā)生偏移。導(dǎo)軌的三視圖& 4.3 光闌片光闌片主要用來實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)范圍的變化，它由兩片帶有開口的光闌片組成，固定在齒條上，當(dāng)齒條在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，光闌片也隨之被帶動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了視場(chǎng)大小的變化。光闌片的主視圖與俯視圖&4.4 齒條主要起傳動(dòng)作用，電機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)齒條在導(dǎo)軌上作直線運(yùn)動(dòng)，使光闌片相向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)光闌的變大變小。齒條的三視圖& 4.5 齒輪連接減速箱與齒條的裝置，將電機(jī)輸出的傳動(dòng)經(jīng)過減速箱后傳遞給齒條，進(jìn)而傳遞給兩個(gè)光闌片。齒輪的主視圖與左視圖五、精度的設(shè)計(jì)精度是設(shè)計(jì)零件機(jī)構(gòu)時(shí)必須考慮的問題，一個(gè)機(jī)構(gòu)只有有了一定的精度才能用于實(shí)際中，說起精度，那就肯定會(huì)想到誤差，在誤差范圍內(nèi)，機(jī)器能正常工作，如果超出誤差范圍，對(duì)工作中的零件機(jī)構(gòu)會(huì)有一定的損壞，當(dāng)然機(jī)器如果工作時(shí)間長(zhǎng)了，也不排除會(huì)出現(xiàn)誤差增大等現(xiàn)象。這里的誤差主要包括步進(jìn)電機(jī)的周期誤差、減速器的隨機(jī)誤差及齒輪的傳動(dòng)誤差三大類。& 5.1 步進(jìn)電機(jī)的周期誤差步進(jìn)電機(jī)本身沒有累積誤差但存在一定的周期誤差，即當(dāng)前停止的位置的齒是否對(duì)齊并不影響下一個(gè)齒的位置。我們可能這樣來理解周期誤差，當(dāng)轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生18度的誤差，轉(zhuǎn)第二圈就會(huì)產(chǎn)生36度的誤差，這其實(shí)是不對(duì)的，這也不屬于累積誤差。第一圈的誤差不會(huì)帶入第二圈內(nèi)，整個(gè)的誤差就只有18度。這個(gè)裝置中所用到的步進(jìn)電機(jī)也會(huì)帶來一定的周期誤差，根據(jù)精度的要求，選擇不同誤差的電機(jī)。& 5.2 減速器的隨機(jī)誤差減速器的誤差主要來源于其內(nèi)部各零部件的制造誤差、裝配誤差及修型原理誤差。通過了解其單項(xiàng)制造誤差因素對(duì)減速器誤差的影響，可優(yōu)化減速器的設(shè)計(jì)與質(zhì)量。& 5.3 齒輪傳動(dòng)誤差齒輪傳動(dòng)誤差可分為齒形齒向誤差、空回誤差等齒形齒向誤差齒形誤差就是實(shí)際齒輪輪廓和理論輪廓之間的偏差，齒向誤差就是齒部齒長(zhǎng)方向?qū)嶋H與理論的偏差。前者主要影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，后者影響載荷分布均勻性?？栈卣`差齒輪與齒條嚙合傳動(dòng)過程中可能形成空回，即齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，齒條并不跟著一起運(yùn)動(dòng)，這就形成了一定的空回，空回現(xiàn)象不僅影響齒輪的精度，而且對(duì)齒輪的齒廓有損壞。所以要消除空回現(xiàn)象，可在齒條的末端安裝一個(gè)彈簧六、結(jié)論通過對(duì)紅外跟蹤仿真系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我慢慢了解到設(shè)計(jì)某個(gè)機(jī)構(gòu)零件時(shí)所需的一些必要步驟，以及設(shè)計(jì)前所需要做的準(zhǔn)備工作。設(shè)計(jì)方法并不唯一，但設(shè)計(jì)過程中的總體思路及所需考慮的因素都大致相同。先確定設(shè)計(jì)任務(wù)，然后在明確實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上提出不同的總體方案，從中選出符合實(shí)際情況及不同要求的最佳方案，畫出零件圖，一步步進(jìn)行精度分析，減小誤差，達(dá)到設(shè)計(jì)所需的要求，最后進(jìn)行加工。七、展望雖然設(shè)計(jì)過程比較繁瑣，問題也是