CN113758372A - 一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台 - Google Patents

Abstract

一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台，包括O型框架，所述O型框架的两端均连接有俯仰机构，俯仰机构固定安装在底座上，所述俯仰机构包括固定在底座上的支架，支架内经轴承组件安装有主轴，所述支架的外侧固定有外电机定子，外电机定子内侧安装有外电机转子，外电机转子经外电机转子座与主轴固定连接，所述支架的内侧固定有内电机定子，内电机定子内侧安装有内电机转子，内电机转子经内电机转子座与主轴固定连接，所述O型框架的两端均设有框架孔，框架孔内设有套装在主轴上的胀紧套。本发明将2组俯仰机构的电机经过对称布置，合理利用主轴和O型框架之间的空间，同时在主轴的两端输入扭矩，最大限度的提升了主轴的扭转刚度和频响特性。

Description

一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台

技术领域

本发明涉及一种卧式仿真转台，具体涉及一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台。

背景技术

三轴电动转台作为试验验证平台，在导弹和航天飞行器的研制过程中有很重要的作用。导弹制导系统是导弹及飞行器的核心部件，评价制导系统性能主要有两种测试方法：一种是在实际打靶或实际飞行中获得数据，并从中发现问题不断完善；另一种方法是依据半实物仿真试验设备在地面测试和评价制导系统的各项性能指标。由于是在实验室条件下，真实地模拟导弹（或飞行器）导引头的动力学特性，因此这种设备得到了越来越广泛的应用，并且对高动态（或高频响、高带宽）的要求越来越严格。

卧式三轴电动仿真转台为串联机构，从内到外依次为滚转轴系、偏航轴系和俯仰轴系。三轴串联机构的特性是，滚转轴系本身的转动惯量由电机转子、轴承内圈、滚转负载和滚转负载支架组成，共同相加的转动惯量是滚转轴系的“负载”，滚转组件自身绕偏航轴方向的转动惯量是偏航轴系的“负载”，滚转组件与偏航组件的绕俯仰方向的转动惯量是俯仰轴系的“负载”；

为了能够尽可能的提高三个轴系的动态特性，对影响每个轴系转动惯量和轴系刚性因素进行分析，在满足卧式三轴电动转台其它要求的前提下，应该从轴承设计、电机设计以及轴系的布局方式进行优化，以实现各个轴系高动态特性。

影响实现频响指标的因素有两个方面

1）电机特性曲线：在电机特性曲线平整，电机扭矩大，有利于实现频响指标。

三轴卧式仿真转台的俯仰轴系是最外环的轴系，该轴系的转动惯量也是最大的，随着近年来频响指标的不断提高，以往的轴系设计方式很难满足要求，在有的应用情况中，为了满足更大的频响要求，需要增加电机的径向和轴向尺寸，当尺寸达到φ1000mm以上时，会给电机制造和转台组装带来很多不便，因此有必要通过增加电机的个数来满足某些应用场景的要求。

2）轴系刚度：轴系刚度越高，越能达到预期的频响特性。

影响轴系刚度的原因有三个方面，1）主轴本身的刚度，2）主轴与O型框架的联接刚度，3）O型框架本身的刚度（针对第三点原因，要对框架进行优化设计，需单独进行设计，不在本案的讨论范围内）。

在以往的仿真转台设计中，将电机放置在主轴的末端，轴承组件离O型框架最近，这种电机配制方式会使电机扭矩的传递距离过长，不利于实现高频响指标；在左右俯仰轴的两端各配置一套电机，共四套对称布置，可以有效的利用空间，缩短电机扭矩到O型框架的距离，更有利于提高俯仰轴系的频响特性。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台，包括O型框架，所述O型框架的两端均连接有俯仰机构，俯仰机构固定安装在底座上，所述俯仰机构包括固定在底座上的支架，支架内经轴承组件安装有主轴，所述支架的外侧固定有外电机定子，外电机定子内侧安装有外电机转子，外电机转子经外电机转子座与主轴固定连接，所述支架的内侧固定有内电机定子，内电机定子内侧安装有内电机转子，内电机转子经内电机转子座与主轴固定连接，所述O型框架的两端均设有框架孔，框架孔内设有套装在主轴上的胀紧套。

进一步，所述俯仰机构有2组，2组所述俯仰机构对称布置在底座上，2组所述俯仰机构的外电机转子对称布置，2组所述俯仰机构的内电机转子对称布置。

进一步，所述主轴的一端套装胀紧套后插装在框架孔内，所述O型框架的两端均通过螺钉与俯仰机构的主轴固定连接。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点。

1.本发明通过增加电机数量的方式，增加主轴的输入扭矩，进而从多个点增加主轴的输入功率，满足特殊应用环境要求，提高产品的市场竞争力；

2.本发明将俯仰机构的电机经过对称布置，合理化利用主轴和O型框架之间的有限空间，同时在主轴的两端输入扭矩，最大限度的提升主轴的扭转刚度和频响特性。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本发明的结构剖视图；

图2为本发明中O型框架的示意图；

图3为本发明中轴承组件的结构示意图；

图4为本发明中主轴的结构示意图1；

图5为本发明中主轴的结构示意图2；

图6为本发明中滚转组件的结构示意图；

图7为本发明中偏航组件的结构示意图；

图8为本发明中三轴转台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述。

如图1-图8所示，一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台，包括O型框架13，所述O型框架13的两端均连接有俯仰机构14，俯仰机构14固定安装在底座1上，所述俯仰机构14包括固定在底座1上的支架7，支架7内经轴承组件2安装有主轴3，所述支架7的外侧固定有外电机定子6，外电机定子6内侧安装有外电机转子5，外电机转子5经外电机转子座4与主轴3固定连接，所述支架7的内侧固定有内电机定子8，内电机定子8内侧安装有内电机转子9，内电机转子9经内电机转子座10与主轴3固定连接，所述O型框架13的两端均设有框架孔12，框架孔12内设有套装在主轴3上的胀紧套11。

所述俯仰机构14有2组，2组所述俯仰机构14对称布置在底座1上，2组所述俯仰机构14的外电机转子5对称布置，2组所述俯仰机构14的内电机转子10对称布置。

所述主轴3的一端套装胀紧套11后插装在框架孔12内，所述O型框架13的两端均通过螺钉与俯仰机构14的主轴3固定连接。

本发明中，所述主轴3的两端均为阶梯结构，所述外电机转子座4固定在主轴3上位于支架7外侧的阶梯结构上，所述内电机转子座10和O型框架13均固定连接在主轴3上位于支架7内侧的阶梯结构上；所述主轴上位于支架外侧的阶梯结构包括外电机柱面30和外电机法兰面31，外电机转子座4套装在外电机柱面30上，并通过螺钉与外电机法兰面31固定连接；所述支架7内侧的阶梯结构包括内电机法兰面32、内电机柱面33、框架法兰面34、框架柱面35，内电机转子座10套装在内电机柱面33上，并通过螺钉与内电机法兰面32固定连接；所述O型框架13的两端端部套装在框架柱面35上，并通过螺钉与框架法兰面34固定连接。

在两个主轴3的两端分别配置一套电机，尽可能的缩短电机扭矩到达“负载”的距离，在不改变主轴直径的前提下提高主轴的刚性。并且2个主轴3上的电机各2套并且对称布置，2个主轴3外端配置的电机为同一型号电机，内端配置的电机型号同样一致，这样配置电机传递到俯仰轴的扭矩一致，可提高控制精度。

本发明的工作原理是，仿真转台中，俯仰机构为2组，负载与2组俯仰机构的主轴固在一起，2组电机同样与主轴紧固在一起，在电机启动的一瞬间，主轴会沿圆周切向方向发生微小的扭转变形，要尽量减小这种变形量，才能提高主轴的刚度，因此要尽量缩短电机到O型框架的距离，提高主轴的刚度。

为了提升俯仰电机的输出扭矩，需要增加电机数量，在2个主轴的两端同时对称的配置同一型号的电机，并且在2个主轴的两端同时传递电机扭矩到俯仰轴系，这种配置方式可有效利用空间，均布传递到俯仰轴的扭矩。

本发明以底座1为支撑，将2个支架7分别固定在底座1上端面，在支架7的中心通孔处安装轴承组件2，主轴3与轴承组件2配合，在2个支架7的两端组成两个独立的轴系；

以2个支架7为支撑，在2个支架7上均安装外电机定子6和内电机定子8，以主轴3为支撑，通过外电机转子座4间接的将外电机转子5固定在主轴3的外端部，通过内电机转子座10间接的将内电机转子9固定在主轴3的内端部；

松开固定支架7的螺钉，使支架7整体处于自由状态，吊起O型框架13，首先使O型框架13两端的框架孔12套入主轴3上，并且使O型框架13的左右两个端面紧贴主轴3上的框架法兰面34、框架柱面35，最后再次将2个支架7紧固在底座1上。

在框架孔12孔内装入胀紧套11，紧固O型框架和主轴3之间的螺钉，将O型框架和2个主轴紧固在一起，将左右两个独立的轴系通过O型框架13联接为一个俯仰轴系。

本发明所描述的一种卧式三轴仿真转台俯仰轴四电机对称设计的使用形式不局限于使用电动马达，原来的设计样式同样能满足液压马达的使用条件。

本发明所描述的电机的大小可以根据转动惯量和频响指标的不同变化。

本发明应用于被测负载尺寸和重量较大的三轴转台，轴承组件可采用角接触轴承对或圆锥滚子轴承对，以增加轴系在轴向和径向的刚度。

Claims (3)

1.一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台，包括O型框架（13），其特征在于，所述O型框架（13）的两端均连接有俯仰机构（14），俯仰机构（14）固定安装在底座（1）上，所述俯仰机构（14）包括固定在底座（1）上的支架（7），支架（7）内经轴承组件（2）安装有主轴（3），所述支架（7）的外侧固定有外电机定子（6），外电机定子（6）内侧安装有外电机转子（5），外电机转子（5）经外电机转子座（4）与主轴（3）固定连接，所述支架（7）的内侧固定有内电机定子（8），内电机定子（8）内侧安装有内电机转子（9），内电机转子（9）经内电机转子座（10）与主轴（3）固定连接，所述O型框架（13）的两端均设有框架孔（12），框架孔（12）内设有套装在主轴（3）上的胀紧套（11）。

2.根据权利要求1所述的一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台，其特征在于，所述俯仰机构（14）有2组，2组所述俯仰机构（14）对称布置在底座（1）上，2组所述俯仰机构（14）的外电机转子（5）对称布置，2组所述俯仰机构（14）的内电机转子（10）对称布置。

3.根据权利要求1所述的一种俯仰轴四电机对称的卧式三轴仿真转台，其特征在于，所述主轴（3）的一端套装胀紧套（11）后插装在框架孔（12）内，所述O型框架（13）的两端均通过螺钉与俯仰机构（14）的主轴（3）固定连接。

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