CN112298056A - 一种车载雷达俯仰角度摆动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车载雷达俯仰角度调节机构，该机构中雷达固连在雷达支座上；A支点固定铰链轴与雷达支座转动配合；驱动部分的直流电机通过传动机构与丝杠连接，当直流电机驱动丝杠转动时，可通过丝母带动滑块沿上下移动；复合运动副部分包括移动副部分和转动副部分，移动副部分中的第二导向机构可随滑块上下移动；直线轴承座可沿第二导向机构横向水平移动；直线轴承座通过转动副部分与雷达支座连接，当雷达支座绕转动副部分的轴线转动的同时可绕A支点固定铰链轴作俯仰摆动。本发明采用移动副和转动副两部分复合运动方式，实现了雷达绕Z轴俯仰摆动的功能，调整角度精度高，能保证雷达角度调节以后能够停留在准确的位置。

Description

一种车载雷达俯仰角度摆动机构
技术领域
本发明属于光学仪器技术领域，涉及一种车载雷达俯仰角度调节机构。
背景技术
通常情况下，车载雷达与光电转台需要配合使用。光电在上方，雷达转台在下方。雷达工作时，需要具有小角度(±15°)俯仰摆动功能，且雷达俯仰摆动与光电转台的360°方位运动互相不能干涉。雷达摆动后要求停留位置准确，自锁可靠。由于雷达工作的空间有限，现有的传统的力矩电机直驱实现雷达摆角的结构占体积太大，不能满足使用要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种车载雷达俯仰角度调节机构，能够在有限的工作空间内，实现雷达小角度(±15°)俯仰摆动，并且能够克服与光电转台同时工作互不干涉的问题。雷达摆动任意位置后，停留位置准确，自锁可靠。
为了解决上述技术问题，本发明的车载雷达俯仰角度调节机构包括雷达支座，A支点固定铰链轴，驱动部分，复合运动副部分；所述的雷达固连在雷达支座上；A支点固定铰链轴与雷达支座转动配合；驱动部分包括直流电机，丝杠，第一导向机构；直流电机的电机轴通过传动机构与丝杠连接，丝杠采用具有自锁性的梯形丝杠；丝母与丝杠配合且与滑块固定连接；当直流电机驱动丝杠转动时，可通过丝母带动滑块沿第一导向机构上下移动；复合运动副部分包括移动副部分和转动副部分；移动副部分包括第二导向机构，直线轴承座；第二导向机构与滑块固定连接，可随滑块上下移动；直线轴承座安装在第二导向机构上，可沿第二导向机构横向水平移动；直线轴承座通过转动副部分与雷达支座连接，且转动副部分的轴线与A支点固定铰链轴的轴线平行；当雷达支座绕转动副部分的轴线转动的同时可绕A支点固定铰链轴3作俯仰摆动。
所述的雷达支座包括A雷达铰接座和B雷达铰接座，A支点固定铰链轴的两端分别与A雷达铰接座和B雷达铰接座转动配合。
进一步，所述的驱动部分还包括电机座；电机座为壳体结构；直流电机固定在电机座内，电机轴由电机座顶板的通孔穿出；丝杠的两端通过轴承与两个丝杠支座转动配合；两个丝杠支座分别固定在电机座的顶板和底板上。
所述的直流电机采用带有行星齿轮减速箱的直流电机。
所述的传动机构采用齿轮传动机构，包括电机端圆柱齿轮和丝杠端圆柱齿轮；电机轴与电机端圆柱齿轮通过圆柱销固连，丝杠端圆柱齿轮与丝杠顶部通过圆柱销固连；丝杠端圆柱齿轮与电机端圆柱齿轮啮合。
所述的第一导向机构包括A导向轴和导向轴；A导向轴的顶部和底部分别由电机座的顶板和底板穿出并分别固定有A机械限位块，通过两个A机械限位块卡紧固定在电机座内；B导向轴的顶部和底部分别由电机座的顶板和底板穿出并分别固定B机械限位块，通过两个B机械限位块卡紧固定在电机座内；A导向轴、B导向轴分别通过直线轴承与滑块滑动配合。
进一步，所述的驱动部分还包括箱体和前罩；电机座、直流电机、丝杠、第一导向机构均设置在箱体内，电机座与箱体固定连接；前罩罩在箱体的左侧。
所述的第二导向机构包括a导向轴，b导向轴；前罩上有两处腰槽孔；a导向轴由直线轴承座的通孔穿过，并且其右端穿过一处腰槽孔，通过a导向轴座与滑块固定连接，左端固定有a导向轴限位，中间部分通过直线轴承与直线轴承座配合；b导向轴由直线轴承座的通孔穿过，并且其右端穿过一处腰槽孔通过b导向轴座与滑块固定连接，左端固定有b导向轴限位，中间部分通过直线轴承与直线轴承座配合。
所述的转动副部分包括A关节轴和B关节轴；A关节轴与直线轴承座的前端固定连接，其另一端通过轴承和轴承座与A雷达铰接座转动配合；B关节轴与直线轴承座后端固定连接，另一端通过轴承和轴承座与B雷达铰接座转动配合；A关节轴与B关节轴同轴。
A关节轴与B关节轴的同轴度在0.01以内。
本发明通过将移动副和转动副两部分复合运动转换为雷达铰接座绕A点固定铰链Z轴摆动，实现了雷达绕Z轴俯仰摆动的功能。该机构布局合理，结构紧凑，减小了设备整体尺寸，调整角度精度高。同时，利用梯形丝杠的自锁，保证了雷达角度调节以后能够停留在准确的位置。
本发明的有益效果：
1.雷达俯仰角度摆动机构采用丝杠导轨、复合运动副传动机构，代替了传统的力矩电机直驱的方式，结构紧凑，在有限的空间内，实现雷达摆动任意位置后停留位置准确，自锁可靠，并且能够克服与光电转台干涉的问题；
2.调整角度精度高；
3.利用梯形丝杠的自锁，保证了雷达角度调节以后能够停留在准确的位置。
附图说明
图1是雷达绕Z轴俯仰摆动示意图。
图2是丝杠导轨传动示意图，为图1的A向剖视图。
图3是关节轴复合运动机构示意图，为图1的B向剖视图。
图中：1.雷达，2.雷达支座，21.A雷达铰接座，22.B雷达铰接座，3.A支点固定铰链轴,4.转动副部分，41.a导向轴，411.a直线轴承，412.a直线轴承压盖，413.a导向轴限位，414.a导向轴座，42.b导向轴，421.b直线轴承，422.b直线轴承压盖，423.b导向轴限位，424.b导向轴座，43.直线轴承座，5.驱动部分，51.箱体，511.前罩，52.电机座,53.直流电机，54.丝杠，541.丝杠支座，542.轴承；543.丝母,55.A导向轴，551.直线轴承，552.A机械限位块,56.B导向轴，561.直线轴承，562.B机械限位块,571.电机端圆柱齿轮，572.丝杠端圆柱齿轮,58.滑块，61.A关节轴，611.A轴承，612.A轴承座，613.A轴承压圈，62.B关节轴，621.B轴承，622.B轴承座，623.B轴承压圈。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的技术方案进行清楚完成的描述，所描述的实施实例是本申请的一部分实例，并不是全部实例。所描述的各种机械运动装置可以以各种不同的配置来布置设计。
以下以图1的左、右、上、下、前、后为方位基准对本发明技术方案进行详细描述，但该描述不能构成对本发明所要求保护技术方案的限制。
如图1所示，本发明的车载雷达俯仰角度调节机构包括雷达支座2，A支点固定铰链轴3，驱动部分5，复合运动副部分6；雷达1通过螺钉固连在雷达支座2上；A支点固定铰链轴3的两端分别与雷达支座2的A雷达铰接座21、B雷达铰接座22转动配合。本发明通过驱动部分5带动复合运动副部分6，进一步实现雷达1随雷达支座2绕A支点固定铰链轴3的Z轴方向摆动，即实现雷达1俯仰摆动的目的。
如图2所示，所述的驱动部分5包括箱体51，电机座52，直流电机53，丝杠54，第一导向机构；所述的电机座52为壳体结构，固定在箱体51内，通过螺栓与箱体51固定连接；直流电机53采用带有行星齿轮减速箱的直流电机，通过螺钉连接固定在电机座52内，直流电机53的电机轴由电机座52顶板的通孔穿出与电机端圆柱齿轮571通过圆柱销固连；丝杠54采用具有自锁性的梯形丝杠，其两端分别通过两个轴承542与对应丝杠支座541转动配合，两个丝杠支座541分别固定在电机座52的顶板和底板上；丝杠端圆柱齿轮572与丝杠54顶部通过圆柱销固连，且丝杠端圆柱齿轮572与电机端圆柱齿轮571啮合；丝母543与丝杠54配合且通过螺钉与滑块58固定连接；第一导向机构包括A导向轴55和B导向轴56，A导向轴55的顶部和底部分别由电机座52的顶板和底板穿出，A导向轴55的顶部和底部分别固定A机械限位块552，通过两个A机械限位块552夹紧固定在电机座52内；B导向轴56的顶部和底部分别由电机座52的顶板和底板穿出,且B导向轴56的顶部和底部分别固定B机械限位块562，通过两个B机械限位块562夹紧固定在电机座52内；A导向轴55、B导向轴56分别通过直线轴承551和直线轴承561与滑块58滑动配合；前罩511罩在箱体51的左侧。
如图3所示，所述的移动副部分包括第二导向机构，直线轴承座43；第二导向机构包括a导向轴41，b导向轴42；a导向轴41由直线轴承座43和前罩511的腰槽孔穿过，其右端通过a导向轴座414与滑块58固定连接，左端固定有a导向轴限位413，中间部分通过a直线轴承411与直线轴承座43配合，两个a直线轴承压盖412分别设置在a直线轴承411的左右两侧并与直线轴承座43通过螺钉固定连接，对a直线轴承411进行轴向定位；b导向轴42由直线轴承座43和前罩511的腰槽孔穿过，其右端通过b导向轴座424与滑块58固定连接，左端固定有b导向轴限位423，中间部分通过b直线轴承421与直线轴承座43配合，两个b直线轴承压盖422分别设置在b直线轴承421的左右两侧并通过螺钉与直线轴承座43固定连接。
所述的转动副部分6包括A关节轴61和B关节轴62；A关节轴61与直线轴承座43的前端固定连接，其另一端通过A轴承611与A轴承座612转动配合，A轴承座612固定在A雷达铰接座21上，A轴承压圈613卡装在A轴承座612上A轴承611的端面位置，对A轴承611进行轴向定位，A轴承611采用一对角接触轴承，面对面装配，通过修磨轴承外环内侧隔圈预紧；B关节轴62与直线轴承座43后端固定连接，另一端通过B轴承621与B轴承座622转动配合，B轴承座622固定在B雷达铰接座22上，B轴承压圈623卡装在B轴承座622上B轴承621的端面位置，对B轴承621进行轴向定位，B轴承621采用一对角接触轴承，面对面装配，通过修磨轴承外环内侧隔圈预紧。A雷达铰接座21上固定的A轴承座612的轴孔与B雷达铰接座22上固定的B轴承座622的轴孔同轴，同轴度在0.01以内。A关节轴61与B关节轴62同轴，同轴度在0.01以内。直线轴承座43为一体结构，其上具有轻量化孔和两条加强肋，在减轻重量的同时，能够保证具有足够的刚度。a导向轴41与b导向轴42轴线平行，且与A关节轴61和B关节轴62的轴线垂直。
当直流电机53的电机轴转动时，通过丝杠端圆柱齿轮572和电机端圆柱齿轮571构成的齿轮啮合传动带动丝杠54转动，丝母543与丝杠54配合，带动滑块58沿着丝杠54的轴向方向向上移动。在滑块58移动过程中，A导向轴55和B导向轴56能够保证滑块移动的直线性。
当直流电机53正转时，滑块58向上移动，通过a导向轴41和b导向轴42带动直线轴承座43向上移动，从而带动A关节轴61和B关节轴62向上移动，与此同时，直线轴承座43沿着a导向轴41和b导向轴42的轴线方向移动，带动A关节轴61和B关节轴62向左移动，使A雷达铰接座21和B雷达铰接座22绕A支点固定铰链3的Z轴方向逆时针摆动。相反，当直流电机53反转时，A雷达铰接座21和B雷达铰接座22绕A支点固定铰链3的Z轴方向顺时针摆动。雷达俯仰摆角在±15°范围内。
所述的a导向轴41和b导向轴42的左端分别固定有a导向轴限位413和b导向轴限位423，起保护作用，能够防止直线轴承座43滑动过程中与a导向轴41和b导向轴42脱离。
所述的丝杠54采用具有自锁性的梯形丝杠，雷达摆动一定角度停止后可以实现自锁，保证了雷达角度调节以后能够停留在准确的位置。
本发明不限于上述实施例，可以合理预见，所属领域的技术人员还可以在本发明基本构思基础上设计出多种简单变形的结构形式，例如，
A导向轴55和直线轴承551可以替换成直线导轨和滑块结构；同样，B导向轴56和直线轴承561可以替换成直线导轨和滑块结构。
雷达支座2根据雷达的外形和重量不同，可以演变成不同的结构形式。只要有一个固定铰链，一个转动副即可。如果雷达的重量比本实例小很多，转动副的一对角接触球轴承可以更换成单个深沟球轴承。如果雷达的重量比本实例重，转动副的一对角接触球轴承可以更换成一对圆锥滚子轴承。
该机构适用于任何与光电转台配合使用设备的角度调整，可根据要求的角度摆动范围，设计丝杠的长度和滑块的移动距离。
因此凡是在本发明权利要求1技术方案基础上做出的简单变形，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于包括雷达支座(2)，A支点固定铰链轴(3)，驱动部分(5)，复合运动副部分(6)；所述的雷达(1)固连在雷达支座(2)上；A支点固定铰链轴(3)与雷达支座(2)转动配合；驱动部分(5)包括直流电机(53)，丝杠(54)，第一导向机构；直流电机(53)的电机轴通过传动机构与丝杠(54)连接，丝杠(54)采用具有自锁性的梯形丝杠；丝母(543)与丝杠(54)配合且与滑块(58)固定连接；当直流电机(53)驱动丝杠转动时，可通过丝母(543)带动滑块(58)沿第一导向机构上下移动；复合运动副部分(6)包括移动副部分和转动副部分；移动副部分包括第二导向机构，直线轴承座(43)；第二导向机构与滑块(58)固定连接，可随滑块(58)上下移动；直线轴承座(43)安装在第二导向机构上，可沿第二导向机构横向水平移动；直线轴承座(43)通过转动副部分与雷达支座(2)连接，且转动副部分的轴线与A支点固定铰链轴(3)的轴线平行；当雷达支座(2)绕转动副部分的轴线转动的同时可绕A支点固定铰链轴(3)作俯仰摆动。
2.根据权利要求1所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于所述的雷达支座(2)包括A雷达铰接座(21)和B雷达铰接座(22)，A支点固定铰链轴(3)的两端分别与A雷达铰接座(21)和B雷达铰接座(22)转动配合。
3.根据权利要求1所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于所述的驱动部分(5)还包括电机座(52)；电机座(52)为壳体结构；直流电机(53)固定在电机座(52)内，电机轴由电机座(52)顶板的通孔穿出；丝杠(54)的两端通过轴承与两个丝杠支座(541)转动配合；两个丝杠支座(541)分别固定在电机座(52)的顶板和底板上。
4.根据权利要求1所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于所述的直流电机(53)采用带有行星齿轮减速箱的直流电机。
5.根据权利要求1所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于所述的传动机构采用齿轮传动机构，包括电机端圆柱齿轮(571)和丝杠端圆柱齿轮(572)；电机轴与电机端圆柱齿轮(571)通过圆柱销固连，丝杠端圆柱齿轮(572)与丝杠(54)顶部通过圆柱销固连；丝杠端圆柱齿轮(572)与电机端圆柱齿轮(571)啮合。
6.根据权利要求3所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于所述的第一导向机构包括A导向轴(55)和导向轴(56)；A导向轴(55)的顶部和底部分别由电机座(52)的顶板和底板穿出并分别固定有A机械限位块(552)，通过两个A机械限位块(552)卡紧固定在电机座(52)内；B导向轴(56)的顶部和底部分别由电机座(52)的顶板和底板穿出并分别固定B机械限位块(562)，通过两个B机械限位块(562)卡紧固定在电机座(52)内；A导向轴(55)、B导向轴(56)分别通过直线轴承与滑块(58)滑动配合。
7.根据权利要求3所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于所述的驱动部分(5)还包括箱体(51)和前罩(511)；电机座(52)、直流电机(53)、丝杠(54)、第一导向机构均设置在箱体(51)内，电机座(52)与箱体(51)固定连接；前罩(511)罩在箱体(51)的左侧。
8.根据权利要求1所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于所述的第二导向机构包括a导向轴(41)，b导向轴(42)；前罩(511)上有两处腰槽孔；a导向轴(41)由直线轴承座(43)的通孔穿过，并且其右端穿过一处腰槽孔，通过a导向轴座(414)与滑块(58)固定连接，左端固定有a导向轴限位(413)，中间部分通过直线轴承与直线轴承座(43)配合；b导向轴(42)由直线轴承座(43)的通孔穿过，并且其右端穿过一处腰槽孔通过b导向轴座(424)与滑块(58)固定连接，左端固定有b导向轴限位(423)，中间部分通过直线轴承与直线轴承座(43)配合。
9.根据权利要求2所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于所述的转动副部分包括A关节轴(61)和B关节轴(62)；A关节轴(61)与直线轴承座(43)的前端固定连接，其另一端通过轴承和轴承座与A雷达铰接座(21)转动配合；B关节轴(62)与直线轴承座(43)后端固定连接，另一端通过轴承和轴承座与B雷达铰接座(22)转动配合；A关节轴(61)与B关节轴(62)同轴。
10.根据权利要求9所述的车载雷达俯仰角度调节机构，其特征在于A关节轴(61)与B关节轴(62)的同轴度在0.01以内。
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