三轴转台台体结构设计说明
三轴转台结构介绍
三轴转台结构介绍三轴转台是一种用于控制运动方向和角度的机械装置。
它通常由三个相互垂直的轴组成，分别是水平轴、垂直轴和旋转轴。
三轴转台主要用于航空航天、军事、船舶、机器人等领域的精密定位和追踪操作。
水平轴是三轴转台的基本轴之一，也是最基础的运动轴。
它使转台能够在水平方向上进行平移运动，常用于改变转台的位置。
垂直轴是另一个基本轴，它使转台能够在垂直方向上进行上下运动。
通过控制垂直轴的运动，可以改变转台的高度。
旋转轴是最重要的轴，它使转台能够在水平面内进行旋转运动。
通过控制旋转轴的运动，可以改变转台的方向和角度。
三轴转台的结构设计要考虑到稳定性、精度和可靠性。
为了保证转台的稳定性，常采用重型结构和防震装置来减少外界干扰对转台运动的影响。
为了保证转台的精度，需要采用高精度的轴承和驱动装置，以及精密的控制系统。
为了保证转台的可靠性，需要采用可靠的传感器和执行器，并进行合理的维护和检修。
在航空航天领域，三轴转台广泛应用于卫星地面测试和发射场测试。
在卫星地面测试中，可以使用三轴转台模拟卫星在轨道上的运动，以验证卫星的姿态控制系统和传感器的性能。
在发射场测试中，可以使用三轴转台模拟发射过程中的运动情况，以验证发射车辆和卫星的适应性和可靠性。
在军事领域，三轴转台主要应用于导弹、雷达和光电设备的定位和追踪。
通过控制转台的运动，可以实现对目标的精确定位和持续追踪，提高军事系统的作战效能和战场信息获取能力。
在船舶领域，三轴转台主要应用于船舶导航系统和海洋观测设备的定位和导航。
通过控制转台的运动，可以实现对船舶航向和船首方向的控制，提高航行安全性和导航精度。
同时，通过安装观测设备，可以对海洋环境进行实时监测和数据采集。
在机器人领域，三轴转台主要应用于机器人的运动控制和视觉定位。
通过控制转台的运动，可以实现机器人在三维空间的精确定位和运动控制，提高机器人的运动灵活性和操作精度。
同时，通过安装相机和传感器，可以实现机器人的视觉感知和环境识别，提高机器人的自主导航和任务执行能力。
三轴转台控制系统设计--优秀毕业论文
硕士学位论文三轴转台控制系统设计CONTROL SYSTEM DESIGN OF THREE-AXIS TURNTABLE陈丽娟哈尔滨工业大学2010年6月国内图书分类号：TP273.2 学校代码：10213 国际图书分类号：681.5 密级：公开硕士学位论文三轴转台控制系统设计硕士研究生：陈丽娟导师：伞冶教授申 请 学 位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index：TP273.2 School Number: 10213 U.D.C：681.5 Security: OpenDissertation for the Master Degree in EngineeringCONTROL SYSTEM DESIGN OFTHREE-AXIS TURNTABLECandidate: Chen LijuanSupervisor:Prof. San YeAcademic Degree Applied for:Master of Engineering Specialty: Control Science and Engineering Affiliation: School of Information Scienceand EngineeringDate of Defence:June, 2010Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘 要三轴转台是应用在半实物仿真系统中，模拟被测物体姿态变化的装置。
本文中，我们研究的主要内容为三轴转台。
本文以实际工程项目为背景，主要研究三轴转台的控制系统设计。
随着武器系统精度的不断提高，对其测试装置的要求也越来越高。
论文首先简要阐述了国内外三轴转台的研究现状，并简要总结了我国转台的发展方向、各类控制方法在该领域的应用情况以及转台控制系统存在的主要问题。
三轴陀螺漂移测试转台台体动力学建模及控制系统设计
１ 三 轴转 台动 力学分析 的理论依 据 三轴 转 台是一 个复杂 的 多框 架 结构 ，通过气 浮轴承 将 各框架 连接 起来 ，在 台体设计 时 已在可 能 的范
围内赋予了台体结构以最大 的刚度，对这样一个结构进行动态分析有 以下三种方法：① 用有限元理论
对 结构进行 动 力学 分析 ：② 用 实验 的方法对 系统 在 已知激 励 下 的响应 数据进 行分 析 ，如对 结构 进行 锤 击 实验 ：③ 将 以上 两种 方法相 结合 ，用 实测数 据修 正有 限元 模 型， 然后进 行分 析 。
Ｌ ＵＯ ｉ ｇ ＣＨＥ Ｐ ｎ ， ＡＮＧ ａ ｇ ｘ ｏ ｇ Ｊ ， ｎ Ｎ ｉｇ Ｗ Ｇｕ ｎ － ｉ ｎ
（ ｅ ａｔ ｎ ｏ Ｃ ｎｒｌ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ａｂｎ ｎｔｕｅ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｈ ｂｎ１０ ０ ， ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｍｅｔ ｆ ｏ ｔ Ｅ ｇｎ ｒ ｇ Ｈ ｒｉ Ｉｓｔｔ ｏ Ｔ ｃｎ ｌｇ ， ａ ｉ ５ ０ １Ｃ ｉａ ｏ ｅｉ ｉ ｒ
６ ５
服 系 统最为 不利 的相对位 置条 件下 进行分 析 的，如 图 １ 示 。 所 台体动 力学分 析 的精 度 ， 决 于有 限元建模 的精度 ，而有 取 限元建 模的 精度取 决于对 建模对 象 的理解 。 面对 转 台几个主 下
要 的建 模 问题进行 论述 ：
① 气 浮 轴承 的有 限元建模 将气 浮轴 承简化 为一组 弹簧进 行研 究 ， 体建模 时将 其简 具 化 为杆 单元 。杆 单元分 二组 ，分别 支撑 在轴承 的两 端 的回转 中 心 上 和 台体 上 ，杆 的参数可 以通 过 计算确 定 。方法 如下 ：
Ｌ ＇ — ｉ ｍ ｒｆｔｓ ｂｅｉ ｔｅｂ ｓ ｅｉｎｏ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ． Ｉｅ ａ ｓ ｕ ｅｘ ｇ ｙ ｄ ｔ ｅ ｔ ｌ ａ ｉ ｄ ｓ ｆ ｎ ｒ ｓｅ ｉ ｔ ａ ｓｈ ｃ ｇ ｃ ｏｓ
三轴雷达仿真转台设计
摘要三轴雷达仿真转台是三轴转台的一种，本次设计的三轴雷达仿真转台主要用于某型机载雷达的测试。
转台性能的优劣直接关系到仿真和测试试验的可靠性，是保证某型机载雷达的精度和性能的基础。
本文针对三轴雷达仿真转台的机械结构设计进行了详细的讨论，并进行了理论论证及必要的计算，同时对本转台中使用到的测量元件及联轴器等其他原件的结构及原理作了简单的介绍，设计中采用铸铝合金作为台体的材料，实现了低转速、高精度的要求，并且减轻了整体的重量，使机构在满足：转角范围、速度范围、最大角加速度等设计参数要求的前提下，使结构设计尽量优化。
本设计紧紧围绕着设计任务书中的各项指标，从内环开始至外环一步一步地展开设计。
本文主要内容包括转台的总体结构论证、转台的详细结构设计、转台的误差分析等。
结合转台设计的特点，本文重点讨论了转台机械结构的设计思想及设计过程。
关键词：三轴仿真转台；机载雷达；测量元件；联轴器：内环：中环：外环。
ABSTRACTThree shafts radar simulation turntable is one type of the three shafts turntable . The three shafts radar simulation turntable in this design is mainly used to test a certain type of airborne radar. The simulation turntable has great influence on the reliability and credence of experimentation,so the precision accuracy of a certain type of airborne radar is based on simulation turntable.This paper discusses detailedly the design of mechanical structure of the three shafts radar simulation turntable . Then uses the principle to demonstrate it and do the necessary calculation . At the same time, introduce the principle and structure of measurement components and clutch and other components used in the turntable in brief . This design closely revolves around every targets in design assignment,and spreads out from inner frame to outer frame step by step. The chief content of this paper involves the demonstration of the general structure , the design of the detailed structure and the analysis of error of the turntable. Combining the designing character of the turntable ,this paper emphatically discusses the idea and the process in designing the turntable.Key words：；Three Axis simulation turntable；Airborne radar；Measuring element；Coupling；Inner ring；Central；Outer ring目录摘要 (1)第1章绪论 (5)1.1课题背景 (5)1.2.1 智能扫描机械台的发展状况 (5)1.2.2 国内智能扫描机械台的发展状况 (7)1.2.3 未来转台的发展趋势 (8)1.3 立题的目的和意义 (8)1.4 本文主要工作 (8)第2章智能扫描机械台总体设计 (9)2.2总体设计流程 (9)2.3转台类型的确定 (9)2.4转台运动功能设计 (10)2.4.1 工作原理 (10)2.4.2 运动功能方案 (10)2.5转台总体布局设计 (10)2.6转台主要参数设计 (11)第3章智能扫描机械台机械结构详细设计 (12)3.1转台内环结构设计 (12)3.1.1 结构设计 (12)3.1.2 转矩计算 (13)3.1.3轴向固定方式的选择 (14)3.1.4轴的最小直径的确定 (15)3.1.5轴承的选择 (15)3.1.6轴承的固定与密封 (15)3.1.7内框轴与负载盘的联接方式 (16)3.1.8 主要零件刚度校核 (17)3.1.9 电机转矩的校核 (18)3.2转台中环结构设计 (19)3.2.1 结构设计 (19)3.2.2 转矩计算 (20)3.2.3 电机转矩校核 (21)3.3转台外环结构设计 (21)3.3.1 结构设计 (21)3.3.2 转矩计算 (21)3.3.3 电机转矩校核 (23)3.4机械转角限位装置设计 (23)第4章误差分析 (26)4.1回转精度分析 (26)4.1.1 滚动轴系回转精度 (26)4.1.2 俯仰轴系回转精度 (26)4.1.3 方位轴系回转精度 (27)4.2三轴相交度分析 (27)4.2.1 滚动轴与俯仰轴的相交度 (27)4.2.2 俯仰轴与方位轴的相交度 (28)第5章测量及其它元件简介 (29)5.1直流无刷电机 (29)5.2感应同步器 (30)5.3绝对式光电码盘 (30)5.4钢丝滚道轴承 (31)5.5胀紧式联轴器 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (33)第1章绪论1.1 课题背景远古时代，人类的祖先面对着充满神秘色彩的天空，编织出许多美丽、动人的神话、传说故事。
一种可全方位移动的三轴转台结构设计
一种可全方位移动的三轴转台结构设计摘要：本文介绍了一种适用于一些小型飞行器模拟测试的实验平台，按要求对其结构进行了设计，并制作了实验的样机。
该实验平台实现可以三个旋转自由度和地面的全方位移动，并且该平台不需要驱动元件，结构简便实用。
关键词：三轴转台;全方位移动;结构设计引言三维转台作为航空、航天研究中的关键地面设备是导航制导设备的关键，所以转台的技术研究一直受到发达国家航空航天领域的高度重视。
三轴转台是用于飞机，导弹，飞船等其他飞行器及地面半实物仿真的关键设备，它可在实验室环境内实时地模拟复现飞行器在空中的动力学特性和飞行器在空间进行中滚转、俯仰、偏航等的运动姿态，转台技术广泛应用于航空、航海、国防建设领域中。
目前，各国研究制作的转台都是带有驱动机构的大型控制转台，这些测试转台无论是机械结构还是测量控制系统都极其复杂，转台的制作使用成本昂贵，操作复杂;而且，这些平台大多是不可自由移动的。
这对于一些需要在地面自由移动的小型简易的实验飞行器和其他一些需要低成本半实物仿真的设备，显然是不适合。
而针对这种在地面自由移动，低成本，使用、操作方便的飞行器设备实验仿真测试平台。
本文提出一种新的可全方位移动的三轴转台设计。
1.结构设计1.1整体结构方案设计按照设计要求，本设计具体地说是一种可全方位移动的三轴转台，包括彼此转动连接的转动部分及移动平台，转动部分包括转杆、中环及外环，移动平台包括底座、支杆及万向轮，外环转动安装在底座上，底座上沿周向均布有多个支杆，每个支杆均连接有万向轮，通过万向轮实现水平方向前后、左右两个平移自由度;中环转动安装在外环内，转杆作为被测对象的载体转动安装在中环内，通过转杆相对于中环转动、中环相对于外环转动及外环相对底座转动实现三个旋转自由度，如图1所示。
图1 转台三维模型1.2转动部分结构设计转台的转动部分包括中间转杆、中环及外环，具体情况可以参照图1。
中环和外环采用的正八边形的形状。
车载高精度搜跟一体三轴转台结构设计与分析
专题握腐车载高精度搜跟一体三轴转台结构设计与分析□黄晓英口梁文宏口王洪喜西安工业大学机电工程学院西安710024摘要：为解决无人机等低空飞行设备在公共场所中的安全隐患问题，采用双方位加俯仰的结构形式，设计了一种便携式车载高精度小目标搜跟一体三轴转台。
在保证精度指标的基础上，建立这一车载高精度搜跟一体三轴转台的三维实体模型，运用有限元数值方法对三维实体模型进行静力学分析，确认结构强度和刚度均满足设计要求。
对这一车载高精度搜跟一体三轴转台进行模态分析，得到前6阶模态的固有频率和振型，并进行随机振动响应分析。
分析结果表明，这一车载高精度搜跟一体三轴转台的结构设计合理，满足使用要求。
关键词：搜索跟踪转台结构设计分析中图分类号：TH122文献标志码：A文章编号：1000-4998(2021)03-0009-05Abstract:In order to solve the potential safety hazards of low~altitude flying equipment such as unmanned aerial vehicle in public places,a portable vehicle-mounted high-precision small target search/track integrated three-axis turntable was designed with a dual-o rientation plus pitching structural configuration.On the basis of ensuring the accuracy indicator,a three-dimensional solid model of this vehicle-mounted high-precision search/t rack integrated three-axis turntable was established,and the three-d imensional solid model was statically analyzed using finite element numerical method to confirm that the structural strength and rigidity meet the design requirements.The modal analysis was performed on this vehicle-mounted high-precision search/track integrated three-axis turntable,and the natural frequencies and vibration modes of the first6 order modes ware obtained,and random vibration response analysis was performed.The analysis results show that the structural design of this vehicle-mounted high-precision search/track integrated three-axis turntableis reasonable and meets the operating requirements.Keywords:Search Track Turntable Structure Design Analyses1设计背景随着航空航天技术、微电子技术、信息技术等的发展，无人机在航拍、救援、侦察等领域发挥着越来越重要的作用。
三轴转台仿真设计---设计说明书
目录摘要 (3)Abstract (4)1 绪论 (6)1.1 引言 (6)1.2 国外研究状况 (6)1.3国内研究状况 (6)2 三轴转台的机械设计 (8)2.1 三轴转台的概述 (8)2.1.1 三轴转台的性能指标 (8)2.1.2三轴转台工作原理概述 (8)2.1.3 伺服驱动电机的选择与计算 (9)2.1.4 直流力矩电机的计算分析 (12)2.1.5 框架的选材 (13)2.2 转台结构的设计 (14)2.2.1 外环装配示意图 (14)2.2.2 中环装配示意图 (15)2.2.3 内环装配示意图 (15)2.2.4 总装配示意图 (16)2.2.5 零件示意图 (16)3 伺服系统的总体设计 (17)3.1伺服系统的组成 (17)3.2 三轴转台的工作原理 (18)3.3 伺服系统硬件的选择 (18)3.3.1 直流电机驱动器的选择 (19)3.3.2 圆光栅编码器增量式YGM506 的选择 (20)3.3.3 稳压器的选择 (20)3.3.4 软件可编程器件的选择 (21)3.3.5 串口卡的选择 (21)3.4 伺服控制系统的硬件接线图 (23)4 三轴转台的运动仿真 (24)4.1 概述 (24)4.1.1 主要优点 (25)4.1.2 研究复杂的实际情况 (25)4.2 三轴转台仿真过程[20] (26)5 结论 (28)6 工作展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)2王伟摘要航空、航天工业发展水平是一个国家科技、经济及国防实力的重要标志。
在航空航天领域中, 惯性导航和制导技术是一项核心技术, 三轴转台是测试惯性元件及半实物仿真的重要非标设备, 其性能的好坏直接影响仿真和测试的可靠性和置信度。
三轴转台是以控制理论、相似理论、系统技术和信息技术为基础，利用计算机和专用物理设备为工具，为惯性导航和制导系统仿真试验提供平台的关键设备【1】。
它能够复现空间质心运动中的转角、角速度、角加速度等物理指标。
三轴测试转台结构设计与分析
三轴测试转台结构设计与分析作者：王晨晨来源：《科学导报·学术》2020年第33期摘要：本文介绍了一种用于天线测试的三轴重载高精度转台，转台各轴均采用双电机驱动的方式实现齿轮消隙，实现较高的定位精度。
文章详细介绍了转台的技术指标及结构组成，并对传动链功率设计进行了计算校核。
使用Hyperworks/optistuct软件有限元建模，对搬运器进行各工况下变形和强度的力学分析。
分析结果表明，整机安全裕度符合设计指标要求。
关键词：三轴测试转台;定位精度;双电机消隙;驱动回差;引言高精度的重载测试转台作为关键设備，在雷达天线内场、外场标定中起着不可替代的作用，其承载能力、测角精度和定位精度直接关系到测试实验的可靠性和置信度。
其中，精密三轴天线测试转台可在实验环境下模拟重型天线实际工作时的各种姿态，复现其不同姿态下的微波场特性，从而对其微波器件的功能和性能反复仿真、测试和标定，是天线近场测量的重要设备之一[1-3]。
随着雷达天线阵面尺寸重量的大型化和高精度化，对测量标定转台设备的性能和精度要求也在不断提高。
因此，高精度重载多轴测试转台的研究和制造，对航空航天及国防建设有重要意义[4]。
本文所述三轴转台主要为位置和随动功能转台，承载较大，为侧重静态稳态性能的角度指示型测试转台。
其可承载较大负载并实现三轴大范围转动，并可在大负载下保持在空间的稳定指向;可接收上位机的控制指令，实现相应的上方位、俯仰和下方位任意位置定位或随动运动，引导被测天线精确指向目标，并可长时间锁定在该位置，以满足标校测试要求。
1.技术指标及结构系统组成三轴测试转台由上、下方位轴和俯仰轴组成，各轴均具有定位锁定及掉电位置锁定功能。
其中上、下方位轴配置导电滑环，可360︒连续旋转，其它基本技术指标如下：三轴转台主要由上方位转台、俯仰轴系和下方位转台三大部分组成。
上方位转台由上台面、上回转支承、精密减速机、驱动齿轮、汇流环、双级旋变和上底座等组成;俯仰框架主要由主齿轮、中心主轴、轴承组、二级减速齿轮、限位开关、双级旋变、俯仰框架和限位挡块组成;下方位转台由下台面、下回转支承、精密减速机、驱动齿轮、汇流环、双级旋变和下底座等组成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
现状及发展趋势
三轴仿真转台作为航空、航天等领域中进行半实物仿真和测试的关键设备在飞行器的研制过程中起着极其重要的作用。三轴仿真转台性能的优劣直接关系到仿真和测试实验的可靠性和置信度，是保证航空、航天型号产品和武器系统精度及性能的基础。因此，三轴仿真转台的研究和制造对航空、航天工业和国防建设的发展具有重要意义。
仿真转台性能的优劣直接关系到仿真试验可靠性和置信度，是制导回路精度的关键。这给兼顾岸舰和舰空导弹导引头仿真的三轴仿真转台高实时、高精度和高频响等技术指标提出了很高要求，这给仿真转台的总体方案确定和研制提出了新的课题，也给转台测控系统设计与实现提出了更高的要求。世界上一些军事大国，如美国、俄罗斯、德国、法国等都特别重视仿真系统的研究开发，投入大量的人力、物力。美国是世界上最早研制和使用转台的国家，它的第一台转台于1945年诞生于麻省理工学院(MIT)。至今为止，美国转台的研制和使用，无论在数量、种类，还是在精度和自动化程度上都居于世界领先地位，代表了当今世界转台的发展水平和方向。英、法、德等国也从事转台的研制工作，但无论投入的人力和财力，还是所达到的水平都不如美国。俄罗斯的惯性技术水平也较高，但由于保密性强，对其具体情况了解不多。美国60年代开始，对转台的主要部件如轴承、驱动元件、角度传感器和检测仪器进行了系统的改进，研制成功了专用于转台的空气轴承，大调速比、高精度液压马达和高分辨率的角度传感器，并开发了宇航专用飞行仿真软件，实现了系统仿真由模拟系统向数字仿真系统的转变，由部分功能仿真向全弹道仿真的转变，代表了目前国际的先进水平。1969年之后，美国的转台设计和制造进入了系列化阶段:位于宾夕法尼亚匹兹堡的康特维斯-戈尔兹公司(Conirvs- Goez Cooperatio，简称CGC)成为美国制造惯性导航测试设备和运动模拟系统的主要厂商，并一直代表着美国乃至世界惯性设备，尤其是转台的发展水平。从70年代初开始，CGC着手研制并生产系列多轴陀螺测试转台， 1972年为DraPer实验室的第三代陀螺仪和 Honeywen公司的静电支撑陀螺仪研制成功了53D型和53E型转台，1978年为西德航空航天研究试验院研制成功了53G一型转台。53系列转台台体的形式均为多轴，其中53B型为四轴惯性制导测试系统，53D型、53E型、53G型、53W型为三轴转台，普遍采用了气浮轴承，轴系回转精度和正交精度均达到角秒级，使用感应同步器作测角元件，测角精度和定位精度均达到1角秒。1984年CGC公司开始研制“高精度三轴测试台ITATT''，ITATT''是超精密三轴测试设备，其三轴的综合指向精度小于1’’，0.001~200°/s下的瞬时速率误差<=10^-6。ITATT在轴承、台体结构、驱动装置、测角系统、控制方法、电气系统和信号传输与处理方面都有许多新技术得以应用，比如采用有源磁悬浮轴承。随着寻的制导半实物仿真的需要，国外还研制出五轴转台。美国卡坷公司生产的5一450R.5型转台，其内面三轴模仿导弹的姿态角运动，外面两轴用于目标仿真。仿真系统进入了实用化和商业化阶段，对高精度导航控制系统的研发起了极大的促进作用。由于仿真转台在军事和国防上的敏感性，国外一直对我国进行技术封锁和禁运。
南通大学本科生毕业设计（论文）开题报告
学生姓名
朱志俊
学 号
0810012224
专业
机械工程及自动化
课题名称
三轴转台台体结构设计
阅读文献
情 况
国内文外文献9篇
开题地点
12#205
一文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献）
意义和价值
在毕业设计中，我负责的是三轴转台台体结构的设计。根据用户提出的技术指标通过对国内外现有转台结构型式的分析比较，首先，根据负载的结构尺寸特点，通过对比分析确定总体设计方案，选择适当的框架结构和材料等。其次，由内到外对各机械部分进行详细设计，并根据负载的转动惯量以及角速度、角加速度要求，选择各环电机及测角元件。最后，在设计的过程中进行电机与轴联结处的螺栓的强度校核。