轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

II轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)目錄第1章轉(zhuǎn)臺(tái)總體設(shè)計(jì) 1轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)類型選擇 1按機(jī)械臺(tái)體結(jié)構(gòu)分類 1按轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)軸數(shù)量分類 2按轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)元件類型分類 5按轉(zhuǎn)臺(tái)軸承分類 5轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)元件選擇 6轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量元件選擇 7第2章轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8軸系設(shè)計(jì) 8軸承選擇與固定 9軸承的安裝與預(yù)緊 10軸與框架的連接 10脹緊套尺寸選擇 12脹緊套安裝拆卸與防護(hù) 14脹緊套結(jié)合面的配合 14框架設(shè)計(jì) 14配重設(shè)計(jì) 17限位與鎖緊裝置設(shè)計(jì) 17第3章轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)元件設(shè)計(jì) 19傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 19轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 19電機(jī)力矩計(jì)算 21第4章轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量元件設(shè)計(jì) 24角度傳感器設(shè)計(jì) 24旋轉(zhuǎn)變壓器 24感應(yīng)同步器 26光電碼盤 27角速度傳感器設(shè)計(jì) 28限位開關(guān)設(shè)計(jì) 30走線與滑環(huán) 31PAGEPAGE34第1章轉(zhuǎn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)類型選擇轉(zhuǎn)臺(tái)是一種重要的地面測(cè)試設(shè)備，用于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性元件檢定、標(biāo)定，以及模擬飛行器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)臺(tái)根據(jù)用途可分為仿真轉(zhuǎn)臺(tái)和慣性測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)。但目前兩個(gè)類別間互相滲透的趨勢(shì)愈發(fā)顯著,界限日趨上移，直到中高端產(chǎn)品才區(qū)別明顯。慣性測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)，側(cè)重靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)性能，主要用于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性元件如陀螺、加速度計(jì)的性能檢測(cè)和標(biāo)定。先進(jìn)武器系統(tǒng)一般配備有慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng),這類裝置在生產(chǎn)、調(diào)試、測(cè)評(píng)、使用、維護(hù)(修)等各個(gè)階段都離不開由慣性測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)組成的測(cè)試系統(tǒng)。因此,慣性測(cè)試性能的好壞,直接影響武器系統(tǒng)研制水平及其性能評(píng)定。仿真轉(zhuǎn)臺(tái)，側(cè)重動(dòng)態(tài)性能，仿真轉(zhuǎn)臺(tái)一般用于武器平臺(tái)或運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)模擬,是各類武器平臺(tái)進(jìn)行半實(shí)物仿真試驗(yàn)等地面綜合性試驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備和重要組成部分,也是測(cè)試、評(píng)價(jià)和標(biāo)定各類運(yùn)動(dòng)載體、武器系統(tǒng)性能的經(jīng)濟(jì)、高效的技術(shù)手段。轉(zhuǎn)臺(tái)按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)有多種類型。按機(jī)械臺(tái)體結(jié)構(gòu)分類轉(zhuǎn)臺(tái)分為立式轉(zhuǎn)臺(tái)和臥式轉(zhuǎn)臺(tái)兩種。外框軸立式轉(zhuǎn)臺(tái)立式轉(zhuǎn)臺(tái)的外框軸垂直于地平面，立式轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)多數(shù)為音叉式，其內(nèi)O1-1所示。外框軸圖1-1立式轉(zhuǎn)臺(tái)1-2所示。外框軸外框軸圖1-2臥式轉(zhuǎn)臺(tái)按轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)軸數(shù)量分類轉(zhuǎn)臺(tái)可分為單軸轉(zhuǎn)臺(tái)、雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)、三軸轉(zhuǎn)臺(tái)以及多軸轉(zhuǎn)臺(tái)。1-3所示。圖1-3單軸轉(zhuǎn)臺(tái)1-4中的是臥式雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)。圖1-4雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)圖1-5中的是立式雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)，其具體結(jié)構(gòu)如圖1-6、1-7所示。＿[I圖＿[I門但罕聯(lián)祜器皂機(jī)＼

軸承//二，\f\I\f\I/／／上』＇/L、』＇/L、r圖1-7雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)外框結(jié)構(gòu)1-81-8(a)1-8(b)是臥式三軸轉(zhuǎn)臺(tái)。立式三軸轉(zhuǎn)臺(tái) (b)臥式三軸轉(zhuǎn)圖1-8三軸轉(zhuǎn)臺(tái)1-9所示。圖1-9多軸轉(zhuǎn)臺(tái)按轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)元件類型分類轉(zhuǎn)臺(tái)可分為電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)、液壓轉(zhuǎn)臺(tái)1-2-1-9中的轉(zhuǎn)臺(tái)都是電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。1-10所示。按轉(zhuǎn)臺(tái)軸承分類

1-10液壓轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)可分為機(jī)械軸承轉(zhuǎn)臺(tái)、液壓軸承轉(zhuǎn)臺(tái)、氣浮軸承轉(zhuǎn)臺(tái)。機(jī)械軸承轉(zhuǎn)臺(tái)：轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)軸的支承是機(jī)械軸承。液壓軸承轉(zhuǎn)臺(tái)：轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)軸的支承是液壓軸承。轉(zhuǎn)臺(tái)類型的選擇需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理確定。轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)元件選擇由于轉(zhuǎn)臺(tái)是高精度精密測(cè)試設(shè)備，要求轉(zhuǎn)角精度高、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，同時(shí)又要求調(diào)速范圍大。因此對(duì)于驅(qū)動(dòng)元件的性能要求很高。一般要求其具有體積小、重量輕、高精度、低速平穩(wěn)運(yùn)行、高藕合剛度、大扭矩、可堵轉(zhuǎn)、快速響應(yīng)、特性線性度好、調(diào)速方便等的要求。轉(zhuǎn)臺(tái)常用的驅(qū)動(dòng)元件有電機(jī)、液壓馬達(dá)等。電機(jī)與液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，各有利弊，選擇哪種液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：12～20%。故適用于大負(fù)載轉(zhuǎn)臺(tái)，或是小負(fù)載但通頻帶很寬的高頻響轉(zhuǎn)臺(tái)。0.0004°/s50萬倍。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)，而擺動(dòng)式液壓馬達(dá)則不能。液壓馬達(dá)必須設(shè)置液壓油源，而電動(dòng)機(jī)不需要。驅(qū)動(dòng)元件與轉(zhuǎn)臺(tái)框架的聯(lián)接方式分為直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)。直接驅(qū)動(dòng)是將電機(jī)或液壓馬達(dá)的輸出軸直接與框架固聯(lián)，其主要優(yōu)點(diǎn)是有利于改善和提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和精度，缺點(diǎn)是其低速性能取決于元件本身的低速性能；間接驅(qū)動(dòng)是將電機(jī)或液壓馬達(dá)的輸出軸經(jīng)齒輪減速再與框架軸固聯(lián)，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以改善系統(tǒng)的超低速性能及用小力矩電機(jī)可驅(qū)動(dòng)大力矩負(fù)載，缺點(diǎn)是由于齒輪嚙合間隙以及齒面磨損后影響系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。目前國內(nèi)外的高精度測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)大多采用直接驅(qū)動(dòng)方式。對(duì)于一般精度的轉(zhuǎn)臺(tái)可采用減速回程誤差速機(jī)，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)，常見的電機(jī)為力矩電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。力矩電機(jī)轉(zhuǎn)速低，可直接與框架連接形成直接驅(qū)動(dòng)。但當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩增大時(shí)，其允許的最高轉(zhuǎn)速也減小。所以，但直流伺服電動(dòng)機(jī)的軸向尺寸較大，不宜用于轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)框和中框軸的驅(qū)動(dòng)。力矩電機(jī)分為直流力矩電機(jī)和交流力矩電機(jī)。與交流力矩電機(jī)相比，直流力矩電機(jī)具有能力指標(biāo)高控制線路簡單等優(yōu)點(diǎn)，故通常優(yōu)先選用。有三種可供選擇的直流力矩電機(jī)，即感應(yīng)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、可靠，但在控制特性、體積和發(fā)熱上遠(yuǎn)遜于直流電機(jī)，故不再采用。有刷直流力矩電機(jī)由于有電刷和換向器，需要維護(hù)，這對(duì)多元件同軸的系統(tǒng)是極不方便的，另外由于受到工藝的限制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)及發(fā)熱問題都成為不可回避的問題。無刷直流力矩電動(dòng)機(jī)是近年來隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型直流電動(dòng)機(jī)。無刷電機(jī)已不再是一臺(tái)“徹底的”直流電機(jī)，它是利用轉(zhuǎn)軸的位置來對(duì)電樞繞組進(jìn)行換向類似于采用可變頻率電源的同步電機(jī)，但仍稱其為無刷直流電機(jī)。無刷電機(jī)的最大特點(diǎn)就是沒有換向器和電刷組成的機(jī)械接觸機(jī)構(gòu)。加工它通常采用永磁體為轉(zhuǎn)子，沒有激磁損耗，沒有無線電干擾，壽命長，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。另外減小有刷電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的措施是增加但在原理上只要充分正弦化和三相對(duì)稱，波動(dòng)就可以很小，不受工藝的限制。雖然無刷直流力矩電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜有控制電路且價(jià)格較高，但由于它運(yùn)行反應(yīng)速度快，機(jī)械特性的線度好，能在很低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的波動(dòng)小，精密轉(zhuǎn)臺(tái)一般都采用無刷直流電機(jī)。電機(jī)類型的選用要根據(jù)具體情況確定，除了考慮轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速、精度指標(biāo)外，還要考慮成本問題。轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量元件選擇轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量元件主要有角度傳感器和角速度傳感器。角度傳感器有光電碼盤、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器。角速度傳感器主要是測(cè)速機(jī)。在選擇傳感器時(shí)，按照以下選用原則選擇：1/3；傳感器的精度、分辨率比系統(tǒng)總的精度和分辨率最好高一個(gè)數(shù)量級(jí)；傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸滿足總體安裝使用要求；有的轉(zhuǎn)臺(tái)只需要位置控制，測(cè)量元件只選擇角度傳感器就可以。有的轉(zhuǎn)臺(tái)除了要求位置控制外，還需要速度控制，測(cè)量元件需要選擇角度、角速度傳感器。轉(zhuǎn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)至關(guān)重要，可以說，轉(zhuǎn)臺(tái)總體方案的合理確定是保證轉(zhuǎn)臺(tái)總體性能要求的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)臺(tái)總體方案主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)元件設(shè)計(jì)、測(cè)量元件設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面的內(nèi)容。在確定了轉(zhuǎn)臺(tái)的總體方案之后，轉(zhuǎn)臺(tái)研制工作主要集中在轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中。轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是在對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)框架的固有頻率及其各個(gè)軸系結(jié)構(gòu)的剛度等進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，確定轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體的機(jī)械結(jié)構(gòu)；控制系統(tǒng)的任務(wù)就是最大限度地挖掘系統(tǒng)的潛力，使轉(zhuǎn)臺(tái)的總體性能達(dá)到或者超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。第2章 轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸系設(shè)計(jì)軸系是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)各零部件有機(jī)聯(lián)系的關(guān)鍵，各框架之間通過軸系連接在一起，通過軸系傳遞力矩及傳動(dòng)精確的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。軸系由軸、軸承、連接機(jī)構(gòu)等組成。結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。軸由兩個(gè)面對(duì)面角接觸軸承支承，軸上還連接電機(jī)轉(zhuǎn)子和其他連接機(jī)構(gòu)。連接機(jī)構(gòu)連接機(jī)構(gòu)電機(jī)軸承軸2-1單軸轉(zhuǎn)臺(tái)軸系結(jié)構(gòu)2-2二軸轉(zhuǎn)臺(tái)軸系結(jié)構(gòu)圖2-2是二軸轉(zhuǎn)臺(tái)軸系結(jié)構(gòu)，內(nèi)框軸是一通軸，其上安裝有負(fù)載盤、軸承、電機(jī)和光電碼盤。外框軸由兩段軸組成，一端連接電機(jī)，另一端連接光電碼盤。軸系設(shè)計(jì)主要涉及剛度、強(qiáng)度、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形狀等。剛度、強(qiáng)度問題是軸系設(shè)計(jì)的普遍內(nèi)容，軸系的剛度反映了軸系組件抵抗靜、動(dòng)載荷變形的能力，轉(zhuǎn)臺(tái)軸系的載荷是彎矩和扭矩，相應(yīng)的變形為撓度、扭轉(zhuǎn)角，其剛度為抗彎剛度和抗扭剛度。對(duì)于重要的軸系，除了進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算外，還必須進(jìn)行剛度驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)取決工藝性和相關(guān)局部功能。在轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)中軸常采用中空結(jié)構(gòu)，這樣既可以空心過電纜線，以消除導(dǎo)線浮動(dòng)帶來的系統(tǒng)干擾力矩，又可增大結(jié)構(gòu)，減小重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。軸承選擇與固定在軸系的設(shè)計(jì)過程中，主軸組件的性能很大程度上取決于支承軸承的剛度。軸承的支承剛度對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性有重要的影響，影響轉(zhuǎn)臺(tái)軸系的固有頻率和頻響指標(biāo)。轉(zhuǎn)臺(tái)回（高頻率的簡諧運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)狀態(tài)下，因此，要求軸承不僅具有靈敏軸承的高精度、低摩擦特性，還要求軸承具有較高的剛度和抗卸載能力。所以，在軸承的選擇及配置型式的確定上必須進(jìn)行慎重考慮。需根據(jù)回轉(zhuǎn)精度的要求，各框架軸承分別確定相應(yīng)的等級(jí)。在軸承的配置型式上則根據(jù)受力及負(fù)載情況相應(yīng)的采用面對(duì)面式或背對(duì)背式。并且，每根軸上的軸承盡可能的對(duì)稱分布。軸承固定方式有兩種：兩端固定、一端固定一端游動(dòng)。如圖2-2所示。一端固定一端游動(dòng) (b)兩端固定圖2-3軸承固定方式在轉(zhuǎn)臺(tái)中，一般采用兩端固定方式，圖2-1和2-2的軸承固定方式都是兩端固定，采用這種方式，主要是為了限制軸的軸向運(yùn)動(dòng)。用于轉(zhuǎn)臺(tái)的軸承目前主要有滾動(dòng)軸承和空氣靜壓軸承兩種。滾動(dòng)軸承可以直接從廠家購買，從而縮短了轉(zhuǎn)臺(tái)的研制周期。高精度的滾動(dòng)軸承，在經(jīng)過預(yù)緊和精密調(diào)整后，也可以使整個(gè)軸系的精度相當(dāng)高，而且，滾動(dòng)軸承的剛度承載能力大。但滾動(dòng)軸承是接觸式的軸承，長時(shí)間使用由于滾動(dòng)體和滾道之間的磨損會(huì)降低其精度和剛度。因此，滾動(dòng)軸承精度保持性不好，而且軸承的預(yù)緊和調(diào)整也比較麻煩?？諝廨S承的軸套和軸之間無接觸，故精度保持性3以上。因此，空氣軸承特別適用于精度高、承載低、轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)臺(tái)?？諝廨S承有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：一是要有一套供氣設(shè)備和系統(tǒng)。二是空氣軸承制造工藝復(fù)雜、成本高。一般精度的轉(zhuǎn)臺(tái)采用的滾動(dòng)軸承多是角接觸球軸承，該軸承可以同時(shí)承受軸向載荷和徑向載荷。采用角接觸球滾動(dòng)軸承一方面是考慮到軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡單，可以很容易地進(jìn)行預(yù)緊和消除間隙，另一方面是這種軸承承載能力強(qiáng)，支承剛度相對(duì)深溝球軸承高，摩擦力矩較小。采用型號(hào)合適的滾動(dòng)軸承、適當(dāng)?shù)陌惭b和正確的預(yù)載荷后所達(dá)到的幾何精度可以接近空氣軸承的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)臺(tái)軸所安裝軸承跨距不能太大，否則臺(tái)體尺寸加大。但又不宜太小，因?yàn)榭缇嗵?duì)提高軸系回轉(zhuǎn)精度是十分不利的。影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素有很多，而軸承的內(nèi)圈徑向跳動(dòng)是主要影響因素。確定跨距應(yīng)綜合考慮諸因素。軸承的安裝與預(yù)緊并在套圈和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生彈性預(yù)變形，以此來提高軸承的旋轉(zhuǎn)精度和剛度。預(yù)緊力可以2-4所示，兩軸承利用該軸系后端軸向調(diào)整螺母，實(shí)現(xiàn)兩軸承軸向和徑向預(yù)緊，從而提高其回轉(zhuǎn)精度。螺釘螺釘框架軸調(diào)整螺母軸與框架的連接

圖2-4軸承預(yù)緊2-5才能保證軸與孔的同軸度要求，而且不可調(diào)。DH7|k6(a)鍵連接 (b)過盈配圖2-5軸與框架連接方式DH7|k6轉(zhuǎn)臺(tái)軸與孔的連接常螺釘連接和脹緊套連接。螺釘連接如圖2-4，軸與框架孔的配合采用過渡配合，既不存在大的間隙（像鍵連接，又不需要高的配合精度（像過盈配合，加工裝配都比較簡單。但是，要求軸與孔的同軸度比較高，不能承受過載，螺釘孔的存在，在一定程度上削弱了軸和框架的剛度。2-612~14在軸與框架內(nèi)孔的同軸度有誤差的情況下，可以通過緊固螺釘進(jìn)行調(diào)整，以保證整個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)的精度指標(biāo)。圖2-6脹緊套連接方式脹緊套的主要用途是實(shí)現(xiàn)軸與孔的聯(lián)結(jié)，用以傳遞負(fù)載。其負(fù)荷的傳遞是通過脹緊套中靠脹套與機(jī)件的結(jié)合壓力及相伴產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭矩、軸向力或兩者的復(fù)合載荷。脹緊套連接是一種無鍵連接，它與鍵連接和過盈連接相比具有以下特點(diǎn)：在軸與孔上均不再加工鍵槽，可提高軸和孔的強(qiáng)度，減少應(yīng)力集中源；定心好，使用維護(hù)方便；對(duì)運(yùn)動(dòng)。工作中不會(huì)磨損。脹套在脹緊后，接觸面緊密貼合，不易產(chǎn)生銹蝕，所以壽命長，強(qiáng)度高；具有過載保護(hù)功能。脹套在超載時(shí)可以保護(hù)設(shè)備不受損壞。脹緊套尺寸選擇各種脹套已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)軸和轂孔尺寸以及傳遞載荷的大小，從標(biāo)準(zhǔn)中選用合適的的型號(hào)和尺寸。選擇時(shí)應(yīng)滿足：MtMM2(0.5M2(0.5dF)2a式中 Mt—脹緊套的額定扭矩（N〃M—需傳送的扭矩（N〃m）Ft—脹緊套額定軸向力（N）d—傳動(dòng)軸直徑（m）Fa—軸向力（N）根據(jù)脹緊套的額定扭矩確定尺寸，尺寸如圖2-7所示，具體尺寸數(shù)據(jù)見表2-1。2-7脹緊套尺寸2-1脹緊套尺寸基本尺寸（mm）額定負(fù)荷內(nèi)六角螺釘脹套與軸結(jié)合面上的壓力ptN/mm2脹套與輪載結(jié)合面上的壓力ptN/mm2重量kgdDlL轉(zhuǎn)矩MtkN．m軸向kNd1nMAN．m4548505560657075808590951001101201301401501601701801902002202402602807580808590951101151201251301351451551651801902002102252352502602853053253556464646464647878787878781001001001161161161161461461461461461461461777272727272728888888888881121121121301301301301621621621621621621621973.94.154.34.86.46.911.812.714.715.718.019.026.932.040.352.064.673.883.7109123.2138145.4188225244373174174174174213213338338369369400400538583673800923985104512831369145414541710188018802670M8M8M8M8M8M8M10M10M10M10M10M10M12M12M12M14M14M14M14M16M16M16M16M16M16M16M2099991111111112121313121315131516171516171720222220414141414141838383838383145145145230230230230355355355355355355355690185170165150170155185170175165170160160155165155170165165150150150145155155145155110105105951101051151101151101151101101101201151251251251151151151101201201151201.51.71.61.71.82.03.63.84.04.34.54.77.27.78.311.712.513.214.020.621.625.026.231.133.636.154.930032037540517717719719744047029302930M20M20222269069015514512011558.371.0注：Z18型脹套螺釘?shù)臋C(jī)械性能等級(jí)為12.9級(jí)。脹緊套安裝拆卸與防護(hù)脹緊套在出廠時(shí)已涂了潤滑油，可直接安裝使用。安裝時(shí)首先將脹緊套松開。然后將脹緊套放到設(shè)計(jì)位置的孔中，使用測(cè)力扳手?jǐn)Q緊螺栓，擰緊的方式是每個(gè)螺栓每次只擰到額定1/4脹緊套的拆卸：脹緊套的防護(hù)：安裝時(shí)防止脹緊套污染，在露天作業(yè)或工作環(huán)境較差的機(jī)器上，應(yīng)定期在外露的脹緊套端面及螺栓上涂防銹油脂。脹緊套結(jié)合面的配合表2-2給出了脹緊套結(jié)合面的配合及表面粗糙度，共設(shè)計(jì)時(shí)參考。表2-2脹緊套的結(jié)合面的公差及表面粗糙度脹套內(nèi)徑與脹套結(jié)合的軸與脹套結(jié)合的孔d(mm)公差帶Ra公差帶Ra＜38h71.6H72.5≥38h81.6H82.5框架設(shè)計(jì)框架是轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵零件，提高其力學(xué)性能對(duì)系統(tǒng)的精度具有重要的意義?？蚣芙Y(jié)構(gòu)如圖所示。內(nèi)框結(jié)構(gòu)中框結(jié)構(gòu)外框結(jié)構(gòu)2-8對(duì)于多軸轉(zhuǎn)臺(tái)，各框架的設(shè)計(jì)順序是：由內(nèi)到外（或稱為負(fù)載受到內(nèi)框架約束，外框架設(shè)計(jì)受到中框架約束。轉(zhuǎn)臺(tái)的框架斷面為空心矩形，其斷面重量輕、慣性矩大、剛度好?？蚣懿牧线x用優(yōu)質(zhì)鑄造鋁合金（ZL205A，具有強(qiáng)度高、比重小、加工性好的優(yōu)點(diǎn)，可使框架具有較高的剛度和較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。對(duì)長期工作在角秒級(jí)的轉(zhuǎn)臺(tái)來說，必須對(duì)內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)蠕變進(jìn)行嚴(yán)格控制，所以，在框架加工過程中要經(jīng)過人工時(shí)效來減小內(nèi)應(yīng)力，保證框架在轉(zhuǎn)臺(tái)工作中不發(fā)生殘余應(yīng)力變形，從而可靠地保證框架形位尺寸的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)框架的高精度要求。系統(tǒng)工作頻帶作為衡量轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要預(yù)以重視和考慮。從大量研究資料和工程經(jīng)驗(yàn)可以知道，驅(qū)動(dòng)功率和結(jié)構(gòu)剛度是影響轉(zhuǎn)臺(tái)頻響帶寬的兩個(gè)主要因素。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證所選擇的驅(qū)動(dòng)功率足夠大，可以保證系統(tǒng)帶寬在要求的范圍內(nèi)，且留有拓寬的余地，但是，驅(qū)動(dòng)功率足夠大也不一定能夠拓寬頻帶，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)剛度是限制控制系統(tǒng)能否充分利用驅(qū)動(dòng)功率的一個(gè)重要因素，所以在驅(qū)動(dòng)功率足夠大的情況下，還要考慮框架的機(jī)械諧振。另外，對(duì)于電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)來說，由于采用的是力矩電機(jī)，電機(jī)的大小和重量主要是取決于各軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和軸系工作時(shí)的最大角加速度等指標(biāo)，為了最大限度地降低電機(jī)質(zhì)量尤其是內(nèi)環(huán)和中環(huán)電機(jī)的重量，如何降低其軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成為電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好壞的關(guān)鍵技術(shù)。一般轉(zhuǎn)臺(tái)軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量主要包括負(fù)載慣量、框架慣量、電機(jī)慣量、軸和軸承慣量，而負(fù)載慣量、電機(jī)慣量、軸和軸承慣量往往是比較容易控制，框架慣量往往是設(shè)計(jì)中最需要關(guān)注的參數(shù)。綜上所述，我們可以看出，若單方面提高框架剛度必然要求增大框架的壁厚等參數(shù)，帶來的結(jié)果就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的提高；而單方面要求降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必然要犧牲框架的剛度，這本身就是一對(duì)矛盾。為了解決這個(gè)問題，目前常采用現(xiàn)代優(yōu)化方法，從重視頻帶寬度的角度出發(fā)，借助于大型有限元分析軟件對(duì)所要設(shè)計(jì)的框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使框架有一個(gè)較高的固有頻率同時(shí)，框架質(zhì)量最輕，即轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小?？蚣芄逃蓄l率當(dāng)然是越大越好，一般設(shè)計(jì)要求機(jī)械系統(tǒng)的自由振動(dòng)固有頻率必須高于最高工作頻率4-8倍。配重設(shè)計(jì)但對(duì)于內(nèi)框，由于負(fù)載重心偏離俯仰軸線，故俯仰軸存在著較大的偏載力矩，為此，必須對(duì)2-9所示。即式中 m1—負(fù)載質(zhì)量；L1—負(fù)載質(zhì)心到轉(zhuǎn)軸距離；m2—配平塊質(zhì)量；L2—配平塊質(zhì)心到轉(zhuǎn)軸距離

(2-2)LL1L2m1m2負(fù)載轉(zhuǎn)軸配平塊限位與鎖緊裝置設(shè)計(jì)

圖2-9配平塊有的轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍是有限的，為了防止轉(zhuǎn)過范圍，造成線路纏繞甚至扯斷，要有限2-10轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)圖，在圖中，外框轉(zhuǎn)角范圍小于360°，因此在外框與支座上安裝限位裝置，具體而起到限制轉(zhuǎn)角范圍的作用。在限位裝置上常安裝橡膠套，可起到緩沖撞擊力的作用，避免限位裝置外框中框鎖緊裝置內(nèi)框限位裝置外框中框鎖緊裝置內(nèi)框支座2-10限位鎖緊裝置圖限位裝置 圖2-12鎖緊裝置2-13中的限位裝置安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)外框限位裝置外框限位裝置基座限位裝置2-13不合適的限位裝置第3章 轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)元件設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)對(duì)于直接驅(qū)動(dòng)式的轉(zhuǎn)臺(tái)，需要聯(lián)軸器或者直接與電機(jī)提供的接口連接。在圖3-1中的單軸轉(zhuǎn)臺(tái)軸系結(jié)構(gòu)中，電機(jī)轉(zhuǎn)子直接聯(lián)在軸上，驅(qū)動(dòng)軸系回轉(zhuǎn)。齒輪減速機(jī)直流力矩電機(jī)齒輪減速機(jī)對(duì)于間接驅(qū)動(dòng)式的轉(zhuǎn)臺(tái)，需要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有絲杠螺母、齒輪、渦輪蝸桿等。如圖齒輪減速機(jī)直流力矩電機(jī)齒輪減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算

圖3-1轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是驅(qū)動(dòng)元件設(shè)計(jì)計(jì)算的一項(xiàng)重要原始數(shù)據(jù)。剛體繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：Jr2mr2dmi2m

(3-1)z i i zJzm式中rz—慣性半徑，rJzm當(dāng)剛體的回轉(zhuǎn)軸不在剛體的質(zhì)心上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行移軸公式為：z JJ mdz

(3-2)式中Jzc—通過質(zhì)心軸Zc的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Jz—通過與Zc軸平行的Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；d—Z軸與Zc軸之間的距離常用的均質(zhì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量見表3-1。表3-1 均質(zhì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量形狀簡圖轉(zhuǎn)動(dòng)慣量細(xì)直桿J ml2zc 12Jml2z 3薄壁圓筒JzmR2圓柱J1mR2z 2JJm(3R2l2)x y 空心圓柱Jm(R2r2)z 2薄壁空心球J2mR2z 3實(shí)心球J2mR2z 5圓錐體J3mr2z 10JJ3m(4r2l2)x y 圓環(huán)Jm(R23r2)z 4立方體Jm(a2b2)z Jm(a2c2)y Jm(b2c2)x 矩形薄板Jm(a2b2)z Jma2y 12Jmb2x 12CAD中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算方法：CADCAD的相關(guān)命令計(jì)算各零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。電機(jī)力矩計(jì)算電機(jī)的載荷除了慣性載荷（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）外，還有摩擦載荷、各種環(huán)境載荷。慣性載荷慣性載荷是由于一定質(zhì)量的物體具有加速度或者角速度才產(chǎn)生的。計(jì)算回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性載荷，需要知道角加速度ε、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J等參數(shù)。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)物體，慣性力矩MJ為式中 J—物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；ε—物體角加速度摩擦載荷

MJJ

(3-3)轉(zhuǎn)臺(tái)各轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生摩擦載荷。它是兩物體接觸面上存在的一種阻止運(yùn)動(dòng)的力矩。轉(zhuǎn)臺(tái)摩擦力矩主要由軸承中的摩擦、齒輪嚙合齒面之間的摩擦以及其他附屬裝置的摩擦引起的，摩擦力與其作用力臂的乘積即為摩擦力矩。摩擦分為靜摩擦和動(dòng)摩擦。軸承上的摩擦力矩計(jì)算公式如下。軸承靜摩擦力矩計(jì)算：Msfs

NDd4

(3-4)式中fs—靜摩擦系數(shù)，一般在0.1～0.3以上；—接觸面的法向壓力D—軸承外徑；d—軸承內(nèi)徑軸承動(dòng)摩擦力矩計(jì)算：

M fNDdf 4

(3-5)式中 f—?jiǎng)幽Σ料禂?shù)，一般在0.1～0.3以下；—接觸面的法向壓力D—軸承外徑；d—軸承內(nèi)徑環(huán)境載荷有些轉(zhuǎn)臺(tái)，如天線轉(zhuǎn)臺(tái)需要在露天環(huán)境中工作，所受的載荷除摩擦載荷、慣性載荷外，還有風(fēng)載荷。環(huán)境溫度使機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生熱變形，而產(chǎn)生溫差載荷。外載荷的確定，要視具體情況而定，有的可從理論上進(jìn)行推導(dǎo)，有的需要借助實(shí)驗(yàn)來測(cè)定。風(fēng)載荷計(jì)算：式中v—風(fēng)速（/s

2vMw16SdPsdv

(3-6)—風(fēng)壓（N/2S—迎風(fēng)面積d—迎風(fēng)面中心到回轉(zhuǎn)軸的距離（m）各級(jí)風(fēng)速風(fēng)壓值見表3-2表3-2各級(jí)風(fēng)速風(fēng)壓（設(shè)計(jì)參考）風(fēng)級(jí)名稱風(fēng)速風(fēng)壓kg/m2陸地地面物體征象海面狀態(tài)km/hm/s0無風(fēng)<10-0.20-0.0025靜靜1軟風(fēng)1-50.2-1.50.0056-0.014煙能表示方向，但風(fēng)向標(biāo)不動(dòng)微波2輕風(fēng)6-111.6-3.30.016-0.68人面感覺有風(fēng)，風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)小波3微風(fēng)11-193.3-5.40.71-1.82樹葉及微枝搖動(dòng)不息，旌旗展開小波4和風(fēng)20-285.4-7.91.89-3.9能吹起地面紙張與灰塵輕浪5清風(fēng)29-388.0-10.73-7.16有葉的小樹搖擺中浪6強(qiáng)風(fēng)39-4910.8-13.87.29-11.9小樹枝搖動(dòng)，電線呼呼響大浪7疾風(fēng)50-6113.9-17.112.08-18.28全樹搖動(dòng)，迎風(fēng)步行不便巨浪8大風(fēng)61-7417.1-20.718.49-26.78微枝折毀，人向前行阻力甚大狂浪9烈風(fēng)74-8820.8-24.427.03-37.21建筑物有小損狂濤10狂風(fēng)89-10224.4-28.437.51-50.41可拔起樹來，損壞建筑物狂濤11暴風(fēng)102-11728.4-32.650.77-66.42陸上少見，有則必有廣泛破壞狂濤12颶風(fēng)>11732.7-66.41-85.1陸上極少見,摧毀力極大海浪滔天第4章 轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量元件設(shè)計(jì)角度傳感器設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)角位置測(cè)量系統(tǒng)的精度主要由傳感器的精度及測(cè)角線路決定，角位置傳感器有許多感應(yīng)同步器、光電碼盤。下面對(duì)它們的特點(diǎn)、使用情況進(jìn)行簡單介紹。旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器簡稱旋變，英文名稱是resolver，亦稱解析器、解算器等。旋變是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化成一定函數(shù)關(guān)系的信號(hào)元件。當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系。按輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角間的函數(shù)關(guān)系，旋轉(zhuǎn)變壓器主要分三大類：正－余弦旋轉(zhuǎn)變壓器 其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系成正弦或余弦函數(shù)關(guān)系。線性旋轉(zhuǎn)變壓器 其輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成線性函數(shù)關(guān)系。比例式旋轉(zhuǎn)變壓器 其輸出電壓與轉(zhuǎn)角成比例關(guān)系轉(zhuǎn)臺(tái)上用的是正－余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，其工作原理是，旋變由轉(zhuǎn)子和定子繞組構(gòu)成，并且4-1S1S3S2S4為定子繞組，它們的結(jié)構(gòu)完全相同。R1R3R2R4為轉(zhuǎn)子繞組，它們的結(jié)構(gòu)也完全相同。定子繞組引出線直接接到接線板上，轉(zhuǎn)子繞組要通過滑環(huán)接到接線板上。S1S3ES13=EsinωtR1R3R2R4R1R3S1S3θ式中 k—變壓比（即繞組匝數(shù)比E—?jiǎng)?lì)磁信號(hào)的幅值；ω—?jiǎng)?lì)磁信號(hào)角頻率；θ—旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角

ER13kEsintcosER24kEsintsin

(4-1)(4-2)S1S2 S4S3RθRR4R1R2 R3圖4-1旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)實(shí)際使用時(shí)通常采用多極工作形式，一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組接高阻抗作為補(bǔ)償，另一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組作為輸出（兩相輸入單相輸出。鑒相式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的相位來檢測(cè)位移量；鑒幅式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的幅值來檢測(cè)位移量。(1)鑒相工作方式給定子兩繞組分別通以幅值相同、頻率相同、相位差90°的交流勵(lì)磁電壓，即ES13EcostES24E

這兩個(gè)勵(lì)磁電壓在轉(zhuǎn)子繞組中都產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，根據(jù)線性疊加原理，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電壓應(yīng)為這兩個(gè)電壓的代數(shù)和：ER13kES13coskES24sinkE(costcossintsin)kEcos(t)

(4-5)由上式可見，轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角和轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角之間有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣，只要檢測(cè)出轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角，就可知道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角。由于旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子和被測(cè)軸連接在一起，所以，被測(cè)軸的角位移就知道了。(2)鑒幅工作方式給定子兩繞組分別通以頻率相同、相位相同、幅值分別按正弦和余弦變化的交流激磁電壓，即式中 α—激磁繞組中的電氣角則轉(zhuǎn)子上的疊加電壓為：

ES13EES24Esin

(4-6)(4-7)ER13kES13coskES24sinkE(coscossinsin)costkEcos()cost

(4-8)由上式可見，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的幅值隨轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角而變化，測(cè)量出幅值即可求得轉(zhuǎn)角。感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器一樣也是一種電磁式位置檢測(cè)元件，兩者的工作原理相同，它是利用兩個(gè)平面印制繞組的互感隨位置不同而變化的原理工作的，其輸出電壓隨被測(cè)直線位移或角位移而改變。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一般分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種。直線式感應(yīng)同步器由定尺4-2后者用于角位移測(cè)量。由于感應(yīng)同步器采用印制繞組，極數(shù)很多，可達(dá)幾百、上千個(gè)，節(jié)距很小，配上適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理電路可以達(dá)到很高的測(cè)量精度。子 圖4-2旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)感應(yīng)同步器的基板上敷有絕緣層，常用環(huán)氧樹脂，在絕緣層上粘有一層紫銅箔，厚度為為屏蔽層以防靜電感應(yīng)，在定子表面噴涂一層絕緣漆以保護(hù)表面。定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙一0.25±0.005mm。旋轉(zhuǎn)感應(yīng)同步器定子、轉(zhuǎn)子上的繞組是由輻射狀的導(dǎo)片組成。轉(zhuǎn)子上的繞組是一個(gè)單向360、512、720、10202o1o360段繞組，這些繞組按所處磁場位置分為正弦和余弦兩大組。正弦繞組和余弦繞組交替排列，32017876等幾種。一般來說，在極數(shù)相同的情況下，旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的直徑做的做大，越容易做的與旋轉(zhuǎn)變壓器一樣，有鑒相式、鑒幅式兩種工作方式，原理亦相同。感應(yīng)同步器的特點(diǎn)：具有很高的精度和分辨率，直線式感應(yīng)同步器的精度可達(dá)到±1um0.2um300mm的旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器的精度可達(dá)到±1",0.05"，重0.1"?？垢蓴_能力強(qiáng)。感應(yīng)同步器在一個(gè)節(jié)距內(nèi)是一個(gè)絕對(duì)測(cè)量裝置。任何時(shí)間內(nèi)都可以給出僅與位置相對(duì)應(yīng)的單值電壓信號(hào)。因而不受瞬時(shí)作用的偶然干擾信號(hào)的影響。平面繞組的阻抗很小，受外界干擾電場和磁場變化的影響很小。所以使用壽命長。不怕油污、灰塵和沖擊振動(dòng)的影響，不需要經(jīng)常清掃。工藝性好。成本低，便于復(fù)制和成批生產(chǎn)。另外，感應(yīng)同步器中導(dǎo)片的數(shù)量很多，產(chǎn)生一種誤差平均效應(yīng)，明顯減小了導(dǎo)片節(jié)距誤差對(duì)測(cè)量精度的影響使測(cè)量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于制造精度。因此，對(duì)制造精度的要求并不很高。感應(yīng)同步器的缺點(diǎn)是：輸出信號(hào)弱，信號(hào)處理麻煩，配套的用于信號(hào)處理的電子設(shè)備比較復(fù)雜，價(jià)格高。光電碼盤光電編碼器是一種回轉(zhuǎn)式數(shù)字測(cè)量元件，將測(cè)得的角位移轉(zhuǎn)換為增量脈沖形式或絕對(duì)式的代碼形式的數(shù)字信號(hào)輸出。因此光電碼盤可分為增量式和絕對(duì)式兩種。增量式碼盤的輸出信號(hào)經(jīng)處理后的數(shù)碼表示相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)角，即對(duì)于這個(gè)基準(zhǔn)位置碼盤所增加的角度數(shù)量，它用于測(cè)量轉(zhuǎn)速非常方便。絕對(duì)式碼盤的輸出信號(hào)經(jīng)處理后的二進(jìn)制數(shù)碼就表示碼盤所在點(diǎn)的絕對(duì)角位置，比較適合于做角位置控制系統(tǒng)的傳感器。增量式碼盤結(jié)構(gòu)如圖4-3所示。增量式碼盤軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，有相應(yīng)的脈沖輸出，其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減需要借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。其計(jì)數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定，并可實(shí)現(xiàn)多圈的無限累加和測(cè)量，還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出的一個(gè)脈沖信號(hào)作為參考機(jī)械零位。光電編碼器的指示光柵上有A組與B組兩組狹縫，彼此錯(cuò)開1/4節(jié)距，兩組狹縫相對(duì)應(yīng)的光敏元件所產(chǎn)生的信號(hào)A、B彼此相差90°相位。利用AB兩路信號(hào)，可根據(jù)脈沖的數(shù)目可得出被測(cè)軸的角位移；可根據(jù)脈沖的頻率可AB利用、B兩相的90°相位差進(jìn)行細(xì)分處理（四倍頻電路實(shí)現(xiàn)，提高分辨率。另外，碼盤里“一轉(zhuǎn)信號(hào)”測(cè)量的起始基準(zhǔn)。圖4-3增量式碼盤結(jié)構(gòu)4-4組成。碼盤上有按一定規(guī)律分布的由透明和不透明區(qū)構(gòu)成的光學(xué)碼道圖案，它們是由涂有光乳劑的玻璃質(zhì)圓盤用光刻技術(shù)制成的。碼盤與被測(cè)件轉(zhuǎn)軸相聯(lián)，當(dāng)回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)碼道盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)，在碼道盤一側(cè)裝有光源另一側(cè)裝有狹縫和光電轉(zhuǎn)換器。當(dāng)碼道盤與狹縫發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，光源發(fā)出的光補(bǔ)調(diào)制成強(qiáng)弱變化的一組光信號(hào)，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換成強(qiáng)弱變化的信號(hào)，該電信號(hào)再經(jīng)碼盤信號(hào)處理電路處理即可輸出二進(jìn)制的絕對(duì)位置編碼信號(hào)。顯然碼盤的分辨NΔθ=360°/2N。圖4-4絕對(duì)式碼盤結(jié)構(gòu)目前，國際上生產(chǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)所用的測(cè)量元件大體上分為兩類：一是光電編碼，二是由旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器構(gòu)成的測(cè)角系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器作為測(cè)角元件，構(gòu)成雙通道測(cè)角系統(tǒng)，由感應(yīng)同步器組成精通0.0001～0.9999°,0.0001°；由旋轉(zhuǎn)變壓器組成粗通道，測(cè)角范圍為0.1～359.90.1°。兩個(gè)通道測(cè)得的數(shù)據(jù)通過粗精耦合處理，就可以組成測(cè)角范0.0001～359.9999°,0.0001°的高精度轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)角系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器輸出信號(hào)為模擬量，須經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換才能被計(jì)算機(jī)接受，精度越高感應(yīng)同步器尺寸也大，不易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的小型化。光電碼盤輸出數(shù)字信號(hào)，響應(yīng)快，易實(shí)現(xiàn)小型化?，F(xiàn)在常用光電碼盤作為測(cè)角元件。旋轉(zhuǎn)變壓器和光電碼盤安裝簡單，方便，對(duì)安裝精度要求不高。但對(duì)于感應(yīng)同步器來說，安裝比較困難。要求高的平面度、端跳度，還要保證定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙在要求范圍內(nèi)