双轴精密伺服转台动力学仿真与分析

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1、分类号:TH1210710-2015125060硕士学位论文双轴精密伺服转台动力学仿真与分析张俊晶导师姓名职称马军星副教授申请学位级别工学硕士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月6日学位授予单位长安大学DynamicSimulationandAnalysisofDual-axis-Precision-ServoTurntableAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangJunjingSupervisor：Prof.MaJunxingChang’anUniv

2、ersity,Xi’an,China摘要双轴精密伺服转台是某武器的核心部件，通过俯仰通道和方位通道的往复转动，实现自身位姿调整，配合天线完成对目标的捕捉、定位和跟踪，进而辅助该武器实现其特定的任务。复杂多变的工况条件、高精度的传动要求以及其所服役对象的特殊性，这就要求转台的机械性能必须满足其工作性能。因此，本文借助计算机手段展开对双轴精密伺服转台的动力学性能的研究。首先，针对项目提供的双轴精密伺服转台，对其传动结构及其工作原理进行介绍，进而依据实物建立转台三维实体模型，在建模的过程中对两通道的框架结构进行了相应的简化，实体模型装配完成，并进行了装配模型正确性分

3、析且满足要求，证明了模型的准确性和可行性。其次，对双轴精密伺服转台进行有限元模态分析，选取转台三个极限位姿分别建立有限元模型，进行有限元模态分析，对三个位姿模态分析结果进行比较，表明了两通道的位姿变化对转台固有振动特性的影响，并发现方位齿弧为整个转台刚度最薄弱的部件，限制了转台整体的刚度，但依旧满足工作使用要求，不会出现共振现象。然后，基于ADAMS软件对转台俯仰通道和方位通道的齿轮传动系统进行动力学仿真，选择基于Hertz弹性接触理论的冲击函数（Impact）模型建立齿轮啮合接触碰撞模型，针对有无天线负载的情况分别进行了动力学仿真，用无天线负载的分析结果与实

4、际试验测结果进行比较，验证了虚拟样机的参数设置是否合理，进而对有天线负载的情况进行分析，对比两种情况的结果，得出结论，为后续进行有天线负载的实际负载试验提供理论依据。最后，基于ANSYSWorkbench分别对俯仰通道的末级齿轮和方位通道的方位齿弧进行有限元分析，对于末级齿轮，选取无天线负载情况下末级齿轮的受力进行接触应力分析和弯曲应力分析，得到相关应力云图和相关应变云图，同时利用Hertz公式进行理论计算，两种应力结果与齿轮许用应力进行比较，满足接触疲劳强度和弯曲疲劳强度要求；对于方位齿弧，选取转台的一个工作极限位置的受力情况进行刚度和强度分析，得到相关等效

5、应力、应变以及整体变形量云图，结果表明其刚度和强度满足工作使用要求。关键词：双轴精密伺服转台，机械性能，模态分析，动力学仿真，有限元分析iAbstractThedual-axis-precision-servoturntableisthecorepartofaweapon,anditspostureadjustmentisrealizedthroughreciprocatingrotationoftheelevationchannelandtheazimuthchannel,tohelptheantennatocapture,locateandtrackthe

6、target,andthenassisttheweapontoachieveitsspecifictask.Thecomplex-changeableworkingconditions,thehigh-precisiontransmissionrequirementsandthespecialserviceobject,whichrequiresitsmechanicalperformancetomeetitsperformancerequirements.Therefore,thepurposeofthispaperistostudyitsdynamicpe

7、rformancebymeansofcomputersimulationmethod.First,accordingtothedual-axis-precision-servoturntableprovidedbytheproject,itstransmissionstructureandworkingprincipleareintroduced,andtheframeoftwochannelsissimplifiedcorrespondinglyintheprocessof3Dmodeling,thenthesoundnessanalysisoftheass

8、emblymodelcanmeetth