專利名稱：俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械傳動技術(shù)領(lǐng)域，具體是俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限 角度雷達天線座，用于實現(xiàn)雷達天線的支撐、俯仰、方位角有限角運動。 技術(shù)背景
隨著相控陣雷達體制的廣泛使用，對雷達天線座也提出了不同于以往的要求。該 類型天線座，俯仰只需從行軍狀態(tài)運動至工作狀態(tài)或至天線O度位置后做小范圍運動， 方位一般在有限范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(與之對應(yīng)方位角連續(xù)轉(zhuǎn)動，為無限方位角運動)。相控 陣天線一般尺寸較大，重量較重。天線俯仰運動的實現(xiàn)有齒輪傳動、液壓推桿和電動 推桿幾種方式。由于齒輪傳動回差大，天線在風(fēng)載荷作用下容易擺動；液壓推桿較復(fù) 雜且不容易保持天線指向固定；因此一般多采用電動推桿技術(shù)實現(xiàn)天線的俯仰運動。 目前的使用的天線俯仰電動推桿為外露型，連接推桿一端的鉸鏈設(shè)在天線座轉(zhuǎn)臺上， 另一端設(shè)置在天線上；俯仰軸鉸鏈也設(shè)轉(zhuǎn)臺之上，通過俯仰的推桿伸縮實現(xiàn)天線的俯 仰運動。為了使這三個鉸鏈軸線平行，對天線上兩個鉸鏈孔的平行度要求很高，其加 工難度較大。由于推桿完全外露于天線座，當推桿伸縮時，同時驅(qū)動推桿機構(gòu)的電機、 自鎖蝸輪、蝸桿、減速機構(gòu)在一定范圍內(nèi)擺動，給上述運動組件的密封帶來困難。加 之多個鉸鏈外露，使得鉸鏈的密封及潤滑均難以保證。其次，天線座的手搖機構(gòu)搖把 軸與俯仰推桿機構(gòu)的電機同軸而偏離俯仰推桿鉸鏈(中心位于轉(zhuǎn)臺上)軸心，為適應(yīng) 俯仰推桿的擺動，要么讓搖把隨推桿擺動，要么將搖把的位置固定，同時采用軟軸或 雙萬向節(jié)來滿足推桿擺動。由于搖把隨推桿擺動容易受使用空間限制；若將搖把位置 固定而采用軟軸，由于軟軸的外套為扁簧橡膠，低溫時變硬，將在低溫下加大手搖力 矩而降低效率；若采用雙萬向節(jié)，則結(jié)構(gòu)復(fù)雜可靠性降低(雙萬向節(jié)不僅要傳遞旋轉(zhuǎn) 運動同時還要軸向移動)。再者，俯仰推桿外露也致使其組成部分電機、電機插座及 電纜外露；為保護并滿足滾珠絲杠伸縮，必須加橡膠或帆布保護套，從而導(dǎo)致天線座 外觀零亂不堪，上述種種，都是俯仰推桿機構(gòu)外露于天線座所造成的不足。
目前天線的方位運動一般為齒輪傳動，其方位驅(qū)動機構(gòu)的減速器及電機固定在天 線座的底座上，方位大齒輪與轉(zhuǎn)臺固定。工作中驅(qū)動減速器及電機位置固定不動，電 機驅(qū)動減速器并帶動大齒輪實現(xiàn)方位運動。電機下置使得整個天線座在方位軸向尺寸很大，當安裝于方艙、裝甲運兵車、坦克頂部時占去大量空間，使天線座適應(yīng)多平臺 安裝受到限制。由于天線是有限角運動， 一般沒有匯流環(huán)。所用的方位止擋設(shè)施用彈 簧緩沖或橡膠緩沖，造成方位運動范圍受限(在土180度以內(nèi))，難以滿足大角度運動 (±240止±360度)要求，從而制約了雷達的工作性能發(fā)揮。根據(jù)以上分析，目前
使用的相控陣雷達天線座(或具有同樣要求的其他雷達天線座)存在以下缺陷或不足
(1) 外置型電動推桿對天線、轉(zhuǎn)臺加工要求嚴格，裝配困難，天線座無法自成
體系；
(2) 外置型電動推桿位于轉(zhuǎn)臺之外，在伸縮運動的同時有擺動，難以實現(xiàn)密封 且影響整個天線座的外觀；
(3) 外置型電動推桿之手搖機構(gòu)可達性差、效率低、可靠性差；
(4) 方位驅(qū)動裝置下置使天線座的軸向尺寸大，占去較大的安裝平臺空間多，
從而降低天線座對不同雷達平臺的適應(yīng)性。
(5) 無匯流環(huán)時方位角難以實現(xiàn)超360度之較大有限角運動范圍。 雷達天線座存在的上述問題在一定程度上影響到天線座的加工、裝配及調(diào)試，同
時影響雷達的性能，因此，從技術(shù)上改進該類型天線座非常必要。
實用新型內(nèi)容
本實用新型提供了一種俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座，用 以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高雷達天線座工作性能，實現(xiàn)天線座全密封，使天線 座能適應(yīng)多種安裝平臺。
本實用新型為解決上述技術(shù)問題，采用了 "俯仰推桿內(nèi)置+俯仰手輪與推桿下鉸 鏈同軸安裝+方位驅(qū)動機構(gòu)上置+梯形絲杠螺母方位角限位+同軸安裝俯仰方位測角傳 感器"的新型天線座方案，該技術(shù)方案所提供的天線座的具體結(jié)構(gòu)包括俯仰推桿機構(gòu)、 俯仰手輪機構(gòu)、俯仰軸、方位驅(qū)動機構(gòu)、方位角限位機構(gòu)、方位測角器、俯仰測角器、 方位大齒輪、連接電纜、底座及轉(zhuǎn)臺，其中，俯仰推桿機構(gòu)裝置于轉(zhuǎn)臺之內(nèi)，主要由 電機、蝸桿、蝸輪、滾珠螺母、滾珠絲杠組成；方位驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置于轉(zhuǎn)臺內(nèi)，方位大 齒輪與底座固連，轉(zhuǎn)臺為一整體結(jié)構(gòu)，受方位驅(qū)動機構(gòu)的輸出齒輪驅(qū)動，通過方位軸 承在底座上轉(zhuǎn)動；本實用新型將天線座的絕大部分機構(gòu)及器件均位于轉(zhuǎn)臺之內(nèi)并與轉(zhuǎn) 臺一起轉(zhuǎn)動。所述天線座的俯仰推桿機構(gòu)及俯仰軸置于轉(zhuǎn)臺之內(nèi)，并通過俯仰推桿下 鉸鏈與轉(zhuǎn)臺連接；俯仰手輪機構(gòu)裝于轉(zhuǎn)臺側(cè)壁；方位驅(qū)動機構(gòu)、方位角限位機構(gòu)則上 置于轉(zhuǎn)臺內(nèi)并隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動。上述俯仰推桿機構(gòu)增設(shè)增速器和相互嚙合的一對直齒輪，所述增速器與電機同 軸，在增速器的低速軸端連接一個齒輪。另一齒輪的中心孔安裝搖把驅(qū)動軸，該搖把 驅(qū)動軸與俯仰推桿機構(gòu)的下鉸鏈軸同心。搖把驅(qū)動軸驅(qū)動空心齒輪即可實現(xiàn)雷達的俯 仰手動。該機構(gòu)既無需軟軸、也無需雙萬向節(jié)，其效率高、安全、可靠。
所述俯仰軸由五個零件固連組成，通過安裝在轉(zhuǎn)臺上的兩個高剛性交叉滾子軸 承支撐，在俯仰軸上居中的一個零件上設(shè)偏置一鉸鏈孔，通過銷軸將俯仰軸與俯仰推 桿機構(gòu)鉸鏈，實現(xiàn)俯仰推桿機構(gòu)直接推動俯仰軸。
所述方位角限位機構(gòu)由帶小齒輪的梯形絲杠、螺母、滾針推動軸承、滑軌支架、 限位接近開關(guān)組成；其中梯形絲杠上的小齒輪隨轉(zhuǎn)臺運動并與方位大齒輪嚙合使梯形 絲杠轉(zhuǎn)動，螺母為異型螺母，該異型螺母臂插入滑軌支架的槽中，限位接近開關(guān)安裝 在滑軌支架上，實現(xiàn)天線座在方位士360度范圍作有限角運動。
所述方位測角器、俯仰測角器均為旋轉(zhuǎn)變壓器，分別直接同軸安裝在對應(yīng)的方位 軸、俯仰軸上，無傳動環(huán)節(jié)，可實現(xiàn)高精度、無回差。
所述天線座連接電纜的兩端通過壓板固定于底座及轉(zhuǎn)臺，電纜的長度使其能夠在 天線座中心空間繞動為準，不需要使用匯流環(huán)而使方位角達士360度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型天線座具有如下特點-
(1) 俯仰推桿機構(gòu)內(nèi)置使天線上只需一組鉸鏈孔(即俯仰軸孔)，從而降低天線 的加工難度。天線座可以自成體系，裝配、調(diào)試、校驗方便，可以縮短裝配與調(diào)試周 期。
(2) 俯仰推桿機構(gòu)內(nèi)置使天線座實現(xiàn)全密封；天線座的外觀整潔、美觀。
(3) 俯仰手輪機構(gòu)的安裝選擇了最適宜驅(qū)動位置，有效地減小了力矩，不需要 軟軸或雙萬向節(jié)的配合就能適應(yīng)俯仰推桿機構(gòu)的擺動，其驅(qū)動效率高，安全可靠且成 本降低。
(4) 方位驅(qū)動機構(gòu)上置使得天線座的軸向高度尺寸大大減小，提高了天線座對 多種平臺的適應(yīng)性。
(5) 本新型天線座的俯仰角可達-90度至+15度，方位角可以實現(xiàn)超360度(最 大土360度)有限角運動。天線座不需設(shè)置匯流環(huán)，其運動范圍可調(diào)，工作可靠穩(wěn)定。
(6) 俯仰、方位測角裝置均與對應(yīng)之軸直接同軸安裝，無傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)高精 度、無回差。
(7) 整個天線座維修維護方便。實現(xiàn)了防水全密封，電動、手動均很好地滿足了雷達的使用要求。

圖1 (a)本實用新型天線座結(jié)構(gòu)示意圖 圖l (b)是圖l (a)在A1—Al方向上的剖視圖 圖1 (c)是圖1 (a)在B1—Bl方向的方位限位機構(gòu)剖視圖 圖2 (a)本俯仰推桿結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 (b)是圖2 (a)上的A——A向旋轉(zhuǎn)剖視示意圖具體實施方式
參照上述附圖，對本實用新型天線座具體實施方式
進行如下詳細敘述。
如圖1 (a)和圖1 (b)所示,本實用新型天線座采用"俯仰推桿內(nèi)置+俯仰手輪 與推桿下鉸鏈同軸+方位驅(qū)動機構(gòu)上置+梯形絲杠螺母方位角限位+同軸安裝俯仰方位 測角傳感器"結(jié)構(gòu)方案制成。該技術(shù)方案所提供的天線座的具體結(jié)構(gòu)包括俯仰推桿機 構(gòu)l、俯仰手輪機構(gòu)2、俯仰軸、方位驅(qū)動機構(gòu)3、方位限位機構(gòu)4、方位、俯仰測角 機構(gòu)5、 6等主要部件及底座7及轉(zhuǎn)臺8等主要部件組成。所述轉(zhuǎn)臺8為一整體鑄造 結(jié)構(gòu)，受方位驅(qū)動機構(gòu)3的輸出齒輪24驅(qū)動，通過軸承21在底座7上轉(zhuǎn)動。上述天 線座的絕大部分機構(gòu)及器件均位于轉(zhuǎn)臺8之內(nèi)并與轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動。
天線座俯仰運動實現(xiàn)參見圖2 (a)和圖2 (b)，本實用新型的俯仰推桿機構(gòu)1 的結(jié)構(gòu)是在原有的電機33、蝸桿34、蝸輪35、滾珠螺母36、滾珠絲杠37、鉸鏈軸 41、殼體42基礎(chǔ)上增加了增速器38、 一對手輪位置調(diào)節(jié)齒輪39和40。當俯仰推桿 機構(gòu)1為電驅(qū)動時，電機33帶動蝸桿34,通過蝸輪35帶動絲杠螺母36轉(zhuǎn)動。增速 器38及位置調(diào)節(jié)齒輪39、 40是為實現(xiàn)俯仰推桿機構(gòu)1之手動設(shè)計的，齒輪39的中 心孔與下鉸鏈軸同心。
參見圖l (a)和圖l (b)并結(jié)合圖2 (a)，本實用新型的俯仰軸由零件9、 10、 11、 12、 13固連組成，通過與裝在轉(zhuǎn)臺8上的兩個高剛性交叉滾子軸承M支撐。雷 達天線直接與俯仰軸固連。在構(gòu)成俯仰軸的零件11上設(shè)偏置一鉸鏈孔，此鉸鏈孔與 俯仰推桿機構(gòu)1之滾珠絲杠37上的鉸鏈孔通過銷軸15鉸鏈。滾珠絲杠37與俯仰軸 鉸鏈的鉸連限制其轉(zhuǎn)動而只能直線移動，通過絲杠37的伸縮帶動俯仰軸的運動，從 而實現(xiàn)天線的俯仰運動。俯仰推桿機構(gòu)1之下鉸鏈16通過銷軸41實現(xiàn)與轉(zhuǎn)臺8之鉸 鏈。件31用于俯仰軸的密封。俯仰推桿機構(gòu)在俯仰軸的整個運動行程內(nèi)始終位于轉(zhuǎn) 臺8以內(nèi)。參見圖1 (a)和圖2 (b)，俯仰手輪機構(gòu)2的結(jié)構(gòu)由搖把17、安全開關(guān)(未畫出)、 支撐座18、自調(diào)心軸承和搖把驅(qū)動軸19組成。支撐座18安裝于轉(zhuǎn)臺8之側(cè)壁上并與 俯仰推桿機構(gòu)1的下鉸鏈軸16同心，搖把驅(qū)動軸19裝在俯仰推桿機構(gòu)1的空心齒輪 39中，通過與之嚙合的齒輪40，驅(qū)動增速器38從而實現(xiàn)俯仰手動。俯仰運動手動過 程中支撐座18位置固定，空心齒輪39軸線位置固定。
天線座方位運動實現(xiàn)參見圖l (b)，方位大齒輪20與底座7固連，方位大軸承 21之外圈與大齒輪20同心并與底座7固連，內(nèi)圈與轉(zhuǎn)臺8固連，方位電機22、減速 器23、輸出齒輪24組成方位驅(qū)動機構(gòu)3并固連于轉(zhuǎn)臺8上。方位電機22帶動減速器 23并通過輸出齒輪24與大齒輪20嚙合，從而實現(xiàn)方位運動。方位驅(qū)動機構(gòu)3上置于 轉(zhuǎn)臺8內(nèi)，使得天線座的軸向高度大為降低。
天線座超360度方位角有限角限位實現(xiàn)本實用新型用梯形絲杠螺母方位角限 位機構(gòu)4限制天線座方位角的旋轉(zhuǎn)幅度。參見圖l (a)和圖l (c)，梯形絲杠螺母方 位角限位機構(gòu)4結(jié)構(gòu)由帶小齒輪的梯形絲杠25、螺母26、滾針推動軸承27、滑軌支 架28、限位接近開關(guān)29組成；其中梯形絲杠25上的小齒輪隨轉(zhuǎn)臺8運動并與圖1 (b) 中的方位大齒輪20嚙合，帶動梯形絲杠25轉(zhuǎn)動。所述螺母26為帶臂異型螺母，該 螺母臂插入滑軌支架28的槽中，螺母26的轉(zhuǎn)動受滑軌支架28的限制，只能軸向移 動，其移動的范圍(兩端的限位止擋限制其范圍)對應(yīng)方位角運動范圍。限位接近開 關(guān)29安裝在滑軌支架28上，對天線座方位有限角運動實現(xiàn)電氣限位。這樣，當方位 驅(qū)動機構(gòu)3驅(qū)動轉(zhuǎn)臺至極限位置時，梯形絲杠螺母方位角限位機構(gòu)4實現(xiàn)對方位轉(zhuǎn)臺 的方位限位(包括電氣及機械限位)，其運動范圍達土360度。
參見圖1 (a)和圖1 (b)，本實用新型天線座的方位測角器5、俯仰測角器6， 二者均為旋轉(zhuǎn)變壓器，分別直接同軸安裝在方位軸和俯仰軸上，不帶傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn) 了測角的高精度、無回差。
參見圖1 (a)和圖1 (b)，本實用新型天線座的連接電纜兩端通過壓板32固定 于底座7及轉(zhuǎn)臺8上，電纜預(yù)留足夠長度,使其能夠在天線座中心繞動，從而免去匯 流環(huán)。
由于本實用新型天線座的轉(zhuǎn)臺為一整體鑄造結(jié)構(gòu)，并將天線座的絕大部分機構(gòu)及 器件裝配于轉(zhuǎn)臺8之內(nèi)，在轉(zhuǎn)臺的頂部有一維修蓋30，打開此蓋即可實現(xiàn)天線座的絕 大部分維修及維護，極大地方便了天線座部件的維護。由于外露件極少，容易進行密 封。試驗表明該新型天線座加工、裝配、調(diào)試方便，自成體系，軸向尺寸小，方位 角可土360度范圍內(nèi)運動。能夠?qū)崿F(xiàn)防水全密封，外形整潔美觀。手輪機構(gòu)無需軟軸 或雙萬向節(jié)而能適應(yīng)俯仰推桿機構(gòu)的擺動。工作精度高、安全可靠、維修維護方便。 電動、手動均很好地滿足了雷達的使用要求。
權(quán)利要求1. 一種俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座，主要包括俯仰推桿機構(gòu)、俯仰手輪機構(gòu)、俯仰軸、方位驅(qū)動機構(gòu)、方位角限位機構(gòu)、方位測角器、俯仰測角器、方位大齒輪、連接電纜、底座及轉(zhuǎn)臺，其中，俯仰推桿機構(gòu)(1)裝置于轉(zhuǎn)臺(8)之外，主要由電機(33)、蝸桿(34)、蝸輪(35)、滾珠螺母(36)、滾珠絲杠(37)組成；方位驅(qū)動機構(gòu)(3)設(shè)置于轉(zhuǎn)臺(8)內(nèi)，方位大齒輪(20)與底座(7)固連，轉(zhuǎn)臺(8)為一整體結(jié)構(gòu)，受方位驅(qū)動機構(gòu)(3)的輸出齒輪(24)驅(qū)動，通過軸承(21)在底座(7)上轉(zhuǎn)動；其特征在于上述天線座的主要機構(gòu)置于轉(zhuǎn)臺(8)之內(nèi)并與轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動；其中，天線座的俯仰推桿機構(gòu)(1)及俯仰軸置于轉(zhuǎn)臺(8)之內(nèi)，并通過俯仰推桿的下鉸鏈(16)與轉(zhuǎn)臺連接；俯仰手輪機構(gòu)(2)裝于轉(zhuǎn)臺(8)側(cè)壁；方位驅(qū)動機構(gòu)(3)、方位角限位機構(gòu)(4)則上置于轉(zhuǎn)臺(8)內(nèi)并隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座，其 特征在于在俯仰推桿機構(gòu)(1)上增設(shè)增速器(38)和相互嚙合的齒輪(39)和(40)， 所述增速器(38)與電機(33)同軸，在增速器(38)的低速軸端連接齒輪(40);齒 輪(39)的中心孔安裝搖把驅(qū)動軸(19)，該搖把驅(qū)動軸與俯仰推桿機構(gòu)(1)的下鉸 鏈軸(16)同心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座， 其特征在于所述俯仰軸由零件(9)、 (10)、 (11)、 (12)和(13)固連組成，通過安 裝在轉(zhuǎn)臺(8)上兩個高剛性交叉滾子軸承(14)支撐，在零件(11)上設(shè)偏置鉸鏈孔， 通過銷軸(15)將俯仰軸與俯仰推桿機構(gòu)(1)鉸鏈，實現(xiàn)俯仰推桿機構(gòu)直接推動俯仰 軸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座，其 特征在于所述方位角限位機構(gòu)(4)由帶小齒輪的梯形絲杠(25)、螺母(26)、滾針 推動軸承(27)、滑軌支架(28)和限位接近開關(guān)(29)組成；其中梯形絲杠(25)上 的小齒輪隨轉(zhuǎn)臺(8)運動并與方位大齒輪(20)嚙合使梯形絲杠轉(zhuǎn)動，螺母(26)為 帶臂異型螺母，該螺母臂插入滑軌支架(28)的槽中，螺母移動的范圍對應(yīng)方位角運 動范圍，限位接近開關(guān)(29)安裝在滑軌支架(28)上，對天線座方位有限角運動實 現(xiàn)電氣限位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座，其特征在于所述方位測角器(5)、俯仰測角器(6)均為旋轉(zhuǎn)變壓器，分別直接同軸安 裝在方位軸、俯仰軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座， 其特征在于所述天線座連接電纜的兩端通過壓板(32)固定于底座(7)及轉(zhuǎn)臺(8)， 電纜的長度以使其能夠在天線座中心空間繞動為準。
專利摘要本實用新型公開一種俯仰推桿內(nèi)置型超360度方位有限角度雷達天線座，主要包括俯仰推桿機構(gòu)、俯仰軸、俯仰手輪機構(gòu)、方位驅(qū)動機構(gòu)、方位限位機構(gòu)、測角裝置、底座及轉(zhuǎn)臺；俯仰推桿機構(gòu)置于轉(zhuǎn)臺內(nèi)部；俯仰軸用兩個高剛性交叉滾子軸承支撐，通過偏置鉸鏈與俯仰推桿機構(gòu)鉸鏈，實現(xiàn)俯仰推桿機構(gòu)直接推動俯仰軸轉(zhuǎn)動。俯仰手輪機構(gòu)安裝于轉(zhuǎn)臺側(cè)壁并與俯仰推桿下鉸鏈同心；方位驅(qū)動機構(gòu)上置于轉(zhuǎn)臺內(nèi)并隨之轉(zhuǎn)動；方位角限位采用梯形絲杠螺母機構(gòu)，方位角的運動范圍可達±360度；測角裝置均與對應(yīng)之軸直接同軸安裝；繞線裝置可使方位角運動范圍達±360度而無需匯流環(huán)。本實用新型能實現(xiàn)對雷達天線的支撐、俯仰-90度至+15度、方位±360度運動。可用于不同雷達平臺。
文檔編號H01Q1/12GK201256177SQ20082002899
公開日2009年6月10日 申請日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者原星武, 王為新, 陳立平 申請人:中國兵器工業(yè)第二○六研究所;中國北方工業(yè)公司