支撐目標(biāo)運動機構(gòu)技術(shù)設(shè)計

1、第一章 概述11 課題的意義任何零件的質(zhì)量檢測都應(yīng)有“檢測標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范”，其中含有判定零件如何檢測，及判定是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。按照檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行零件的檢測和合格與否的判定即可。檢測過程中會需要各類量具，如卡尺、千分尺、角規(guī)等等。任何的復(fù)雜的產(chǎn)品也是有相關(guān)的“檢測標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范”，需要檢測校驗的方面是比較多的，所使用的器件量具也是復(fù)雜的，多樣的，有通用的，也用專用的，還有組合的。本次研究的課題是彈體支撐運動機構(gòu)及目標(biāo)模擬器的控制機構(gòu)設(shè)計，研究的主要目的就是設(shè)計出一個檢測導(dǎo)彈的彈頭的跟蹤系統(tǒng)的安裝位置是否準(zhǔn)確的的一個組合型檢測系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)部分。設(shè)計這個機構(gòu)的意義在于在設(shè)計出機械結(jié)構(gòu)后，在檢測彈體彈頭或

2、者就單個彈頭的跟蹤系統(tǒng)的安裝位置時，彈體或者彈頭有了一個統(tǒng)一，安全的安裝固定支撐運動環(huán)境，同時在檢測過程中，能夠輕松，隨意移動彈體或彈頭的空間位置，有利于更全面的測定跟蹤系統(tǒng)安裝位置的準(zhǔn)確性，操作靈活方便。而在安裝激光檢測裝置的問題上，所設(shè)計的目標(biāo)模擬器的安裝平臺的位置的靈活性移動和安裝結(jié)構(gòu)的靈活設(shè)計，保證了能夠安裝不同體積大小，不同型號，不同種類的檢測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對于不同的彈體或者彈頭的跟蹤系統(tǒng)安裝位置的測定。1.2 課題的發(fā)展前景目前中國的軍事正處于蓬勃發(fā)展，欣欣向榮的時期，而導(dǎo)彈在一個國家的國防地位中處于中堅力量。對于導(dǎo)彈的控制又很多方法，通過彈頭的跟蹤系統(tǒng)來控制改變導(dǎo)彈的速度或者走向

3、或者打擊的目標(biāo)等是一種很基本的方法，而這都是需要跟蹤系統(tǒng)系統(tǒng)的安裝位置的準(zhǔn)確性來保證的，本課題設(shè)計的這套機械系統(tǒng)裝置就是為了測試導(dǎo)彈彈頭或者單個彈頭上跟蹤系統(tǒng)安裝位置的準(zhǔn)確性為目的的。有了這套系統(tǒng)，在檢測導(dǎo)彈彈頭或者單個彈頭上跟蹤系統(tǒng)安裝位置的準(zhǔn)確性的檢測方法上，在操作性上就有了很大的提高，這樣提高了彈頭跟蹤系統(tǒng)安裝時或者檢測時的方便性，有利于提高對于導(dǎo)彈的控制性能。同時這套系統(tǒng)在設(shè)計上保證了支撐運動機構(gòu)和目標(biāo)運動機構(gòu)的裝拆的方便靈活性，使得這套系統(tǒng)有很大的擴展空間，在機構(gòu)上增加一些外部的設(shè)備后，又能起到別的作用。同時，這套系統(tǒng)也能擴展用到其他領(lǐng)域方面，如工廠中利用這套機構(gòu)來為檢測他們產(chǎn)品提供

4、安裝條件。1.3 課題研究的內(nèi)容本次設(shè)計的內(nèi)容分為兩部分，本課題為彈體體目標(biāo)模擬器支撐目標(biāo)運動機構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計。其中機械結(jié)構(gòu)主要包括彈體支撐機構(gòu)與目標(biāo)運動機構(gòu)兩部分，軟件方面主要是一些S7-200 PLC軟件及其OP320操作界面軟件的應(yīng)用設(shè)計。彈體支撐機構(gòu)與目標(biāo)運動機構(gòu)共同構(gòu)成了測試系統(tǒng)的試驗安裝臺架，為彈體、彈體頭和目標(biāo)模擬器提供安裝平臺，同時要求它們能夠方面分離，以便于進行配置選擇。彈體支撐機構(gòu)可為整個彈體或者單獨的彈體頭提供安裝和固定環(huán)境，并可提供手動方式控制的 俯仰和滾轉(zhuǎn)運動；目標(biāo)的運動機構(gòu)將通過伺服或者步進電機帶動輕型轉(zhuǎn)臺及可調(diào)安裝支架來實現(xiàn)，運動控制方式既可通過位置控制也可通過

5、速度控制，安裝支架長度可調(diào)，并提供目標(biāo)模擬器的安裝平面。目標(biāo)運動機構(gòu)將接受測試仿真系統(tǒng)的控制，按其設(shè)定的位置和速度運行；同時還需要設(shè)計控制目標(biāo)運動機構(gòu)的軟件方面的S7-200 PLC軟件及其OP320操作界面軟件的應(yīng)用設(shè)計。1.4 課題的實現(xiàn)方法彈體支撐機構(gòu)與目標(biāo)運動機構(gòu)共同構(gòu)成了測試監(jiān)測系統(tǒng)的試驗安裝臺架，為彈體、彈體頭和目標(biāo)模擬器提供安裝平臺，同時要求它們能夠方面分離，以便于進行配置選擇。本課題設(shè)計的彈體支撐運動機構(gòu)及目標(biāo)模擬器控制系統(tǒng)，總體上要求成本低，操作簡單方便，可靠性好。在滿足功能要求的前提下，按盡可能使用、操作方便、制造簡單、價格低廉的總體要求進行設(shè)計。141 彈體支撐彈體支撐機

6、構(gòu)彈體支撐機構(gòu)為測試過程中對整彈體或彈體頭的安裝支撐機構(gòu)，綜合測試和運動仿真過程中用于固定整彈體，彈體頭單元測試中用于固定彈體頭。彈體支撐機構(gòu)上配有整彈體或彈體頭的俯仰及滾轉(zhuǎn)控制機構(gòu)，測試過程中可通過手動控制方式控制整彈體及彈體頭的滾轉(zhuǎn)及俯仰運動。彈體支撐機構(gòu)也將為目標(biāo)運動機構(gòu)提供安裝平臺。其運動指標(biāo)要求如下：Ø 手動俯仰偏轉(zhuǎn)角度范圍：30°30°Ø 手動滾轉(zhuǎn)角度范圍：90°90°為實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容的運動要求，初步選定的彈體支撐運動機構(gòu)的機械示意簡圖如圖1-2圖1-2 彈體支撐運動機構(gòu)的示意簡圖圖中： 1為彈體 、2為滾轉(zhuǎn)手柄、 3為俯仰

7、手輪、4為蝸輪蝸桿減速箱、5為俯仰平臺 、6為支撐架。彈體的俯仰運動通過俯仰手輪帶動減速箱的轉(zhuǎn)動，再有軸帶動俯仰平臺的俯仰運動，彈體或者彈體頭在做俯仰運動的過程中，重力對于俯仰軸和減速箱的扭矩通過減速器的自鎖來克服。滾轉(zhuǎn)運動的實現(xiàn)方法也簡單，首先在卡具2上和滾轉(zhuǎn)卡具的接觸面上對應(yīng)著雕上刻度，然后通過手掰動滾轉(zhuǎn)手柄，通過使刻度與刻度之間的相互轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)彈體或者彈體頭的滾轉(zhuǎn)運動。1.4.2 目標(biāo)運動機構(gòu)目標(biāo)運動機構(gòu)主要由伺服或步進電機控制的小型轉(zhuǎn)臺和延長支架組成，是目標(biāo)模擬器的安裝平臺。在測試過程中控制目標(biāo)模擬器延以繞彈體頭中心的弧線運動，確保目標(biāo)模擬器一直對正彈體頭中心。其運動指標(biāo)要求和運動示意

8、圖如下：Ø 目標(biāo)弧線運動范圍：±50°Ø 目標(biāo)模擬器安裝位置距目標(biāo)運動機構(gòu)中心距離：100mm300mm可調(diào)；Ø 目標(biāo)運動最大運動速度：±25°/sØ 目標(biāo)載荷：10kg激光檢測裝置延長支架轉(zhuǎn)臺圖1-3 目標(biāo)運動機構(gòu)示意圖在這個機構(gòu)中運動的實現(xiàn)分為互相獨立的兩部分來實現(xiàn)的。目標(biāo)模擬器的安裝位置離運動機構(gòu)中心的距離在精度要求不是很高的情況下，設(shè)計的是手動實現(xiàn)的，具體設(shè)計為手東手輪帶東滑動絲桿的轉(zhuǎn)動，從而帶動目標(biāo)模擬器安裝平臺的移動，設(shè)計的機械示意圖為圖1-4 目標(biāo)模擬器安裝位置實現(xiàn)的示意圖目標(biāo)運動機構(gòu)的運動弧線范圍和

9、運動速度這部分的運動要求是通過軟件控制來實現(xiàn)的，具體的設(shè)計思想為通過顯示屏輸入相對應(yīng)的運動弧線范圍和運動速度，然后把信息傳遞給PLC，PLC經(jīng)過分析處理，輸出脈沖和運動方向驅(qū)動電機運動，從而帶動小型轉(zhuǎn)臺和目標(biāo)模擬器的安裝平臺的轉(zhuǎn)動。在編制軟件的過程中要考慮到外部的激光檢測裝置的接口設(shè)計和接口程序的編制，設(shè)計的實現(xiàn)功能的簡易圖為圖1-4 目標(biāo)運動機構(gòu)弧線范圍和運動速度的實現(xiàn)軟件示意圖第二章 彈體支撐運動機構(gòu)及目標(biāo)模擬器控制系統(tǒng)設(shè)計2.1總體框架的設(shè)計在設(shè)計此次機構(gòu)時，通過任務(wù)書要求，現(xiàn)總體上把握設(shè)計的框架，任務(wù)中要求彈體支撐運動機構(gòu)和目標(biāo)運動機構(gòu)要方面裝拆，同時又要求在空間結(jié)構(gòu)上不能互相干澀，本

10、著這樣的要求設(shè)計圖如下：由圖知要使彈體支撐運動機構(gòu)和目標(biāo)運動機構(gòu)在空間結(jié)構(gòu)不干涉，就修要保證，當(dāng)彈體做俯仰運動時，到達最低點時，彈體頭不能跟目標(biāo)運動機構(gòu)相互干涉，在此次設(shè)計中，彈體中心線離機架底座的距離為500mm，假設(shè)彈體的旋轉(zhuǎn)中心在它的徑向中心線上，當(dāng)運動到最低點時，彈體頭里安裝平臺的高度為住體頭里機構(gòu)中心的距離為而設(shè)計的目標(biāo)運動機構(gòu)中安裝平臺離機架的高度為和離中心線距離分別為這樣就在空間位置上保證了兩個機構(gòu)在空間上不互相干澀了。而兩個機構(gòu)的裝拆靈活性表現(xiàn)在它們的連接進食靠兩螺釘連接的，操作性方面。2.2 彈體支撐運動機構(gòu)的設(shè)計具體參數(shù)如下：彈體長度：1450mm；彈體直徑：180mm；彈

11、體重量：50kg手動俯仰偏轉(zhuǎn)角范圍：-30°+30°；手動滾轉(zhuǎn)角度范圍：-90°+90°。在設(shè)計這部分機構(gòu)前，先分析任務(wù)要求可知道重點和難點在于當(dāng)實現(xiàn)俯仰運動時彈體（或者彈體頭）不能對機架有相對的滑動或者滑動的趨勢，且要保證彈體（或者彈體頭）做俯沖運動時彈體頭不能碰著機架和目標(biāo)模擬器。同時在水平狀態(tài)下要能輕易準(zhǔn)確實現(xiàn)彈體（或者彈體頭）的滾轉(zhuǎn)運動，而不挪動彈體（或者彈體頭）的位置。2。2。1卡具的設(shè)計在設(shè)計卡具時，要想保證彈體（或者彈體頭）俯仰運動時紋絲不動，必須要保證能有足夠大的力來克服彈體（或者彈體頭）俯仰運動時重力帶來的影響，同時又要保證不能對彈體（

12、或者彈體頭）有所損壞和磨損。本著這樣的目的設(shè)計的機構(gòu)簡圖如下：圖2-1 卡具裝配示意圖圖中跟彈體直接接觸的是4個小輪，這樣可以緩沖壓力，減小卡具對彈體的損傷,同時又保證了彈體滾轉(zhuǎn)運動和俯仰運動的獨立性。螺栓強度的校驗：當(dāng)彈體（或者彈體頭）水平放置時，彈體（或者彈體頭）重力作用在2個卡具的固定環(huán)的6個小輪上即6個螺栓上，假設(shè)彈體（或者彈體頭）是平均作用在2卡具上的，此時力的分布如下圖：圖2-2 彈體或彈體頭對卡具的受力示意圖很明顯此時F2受的力最大，假設(shè)所有的力都作用在F2輪上，力大小為：F2=G/2=m/2g/2=50/210=250N。此時螺釘桿與卡具壁的接觸表面受擠壓；在聯(lián)接接合面處，螺釘

13、桿受剪切，假設(shè)螺釘桿與孔壁表面上的壓力分布是均勻的，又因這種聯(lián)接所受的預(yù)緊力很小，所以不考慮預(yù)禁力和螺紋摩擦力矩的影響。螺釘桿受力分布圖為圖2-3 螺栓的受力分析圖螺釘桿的剪切強度為所選的螺釘為GB6191-1986六角花形圓彈頭螺釘M6x40,材料為45鋼，查GB/T 38-1976可知45鋼的疲勞極限為259-340MPa，因此所選零件符合要求。2。2。2 RV蝸輪蝸桿減速箱的選擇RV系列蝸輪減速器按Q/MD1-2000技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造。產(chǎn)品在符合按國家標(biāo)準(zhǔn)GB10085-88蝸桿輪參數(shù)基礎(chǔ)之上,吸取國內(nèi)外最先進科技,獨具新穎一格的“方箱型”外結(jié)構(gòu),箱體外形美觀,以優(yōu)質(zhì)鋁合金壓鑄而成。

14、它具有以下優(yōu)勢性能：1、 機械結(jié)構(gòu)緊湊、體積外形輕巧、小型高效；2、 熱交換性好，散熱快；3、 安裝簡易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于檢修；4、 運行平穩(wěn)、噪聲小、經(jīng)久耐用；5、 適用性強、安全可靠性大。RV系列減速器目前已廣泛應(yīng)用于各類行業(yè)生產(chǎn)工藝裝備的機械減速裝置，深受用戶的好評、是目前現(xiàn)代工業(yè)裝備實現(xiàn)大扭矩。大速比低噪音。搞穩(wěn)定機械減速傳動控制裝備的最佳選擇。它的一般結(jié)構(gòu)圖如下：圖2-4 RV減速箱的一般結(jié)構(gòu)圖在此次設(shè)計中選用的是RV 75 60 FB Z型的RV減速器。究原因主要有以下幾點：1、 用減速箱方便美觀，操作性能優(yōu)越；2、 外形美觀，易于安裝維修；3、 彈體（或者彈體頭）放置在俯仰機架上時，可以假設(shè)中心就是俯仰中心線所在處，則