專利名稱:一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導引頭控制技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的內(nèi)外框架式雙軸尋的導引框架系統(tǒng)，其特點是由內(nèi)框和外框兩套機構(gòu)構(gòu)成平臺串聯(lián)結(jié)構(gòu)，兩套機構(gòu)組成基本相同，均包括傳動軸系、直流電機、角度傳感器、探測器。采用直流轉(zhuǎn)矩伺服電機驅(qū)動，且多將質(zhì)量較大的部件，如直流電機等直接安裝在內(nèi)外框架上。其缺點是安裝在內(nèi)外框架上的直流電機質(zhì)量較大，加上框架本身質(zhì)量大，造成整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量較大。不利于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。并且由于結(jié)構(gòu)所限，機構(gòu)徑向尺寸較大，結(jié)構(gòu)較為復雜。
參考文獻1:盛德軍，范大鵬，羅護.一種新型導引頭的結(jié)構(gòu)及動力學分析[J].機械設(shè)計與制造，2008，11:193.中介紹了一種繩傳動弧形結(jié)構(gòu)的新型導引頭。新型的導引頭結(jié)構(gòu)采用弧形導軌作為運動和承載體并利用鋼絲繩傳動來實現(xiàn)動力傳遞。導引頭機械系統(tǒng)與傳統(tǒng)的導引頭相同，仍然采用內(nèi)外兩套組成基本相同的雙框架式結(jié)構(gòu)。但該導引頭將電機、傳動輪等大慣量的器件安裝在基座上，從而有效降低運動平臺載荷，有利于系統(tǒng)動態(tài)性能的提高。但其也存在一定問題。采用鋼絲繩來實現(xiàn)動力傳遞，由于鋼絲繩本身是一種柔性材料，不好保證傳動精度與系統(tǒng)壽命。且該導引頭結(jié)構(gòu)較復雜，依然存在機構(gòu)尺寸較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明在傳統(tǒng)的內(nèi)外框架式雙軸尋的導引框架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上進行改進，減小轉(zhuǎn)動部件的慣量，提高其動態(tài)性能，提出一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架。并應(yīng)用新技術(shù)如徑向尺寸較小的直流直線伺服電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)轉(zhuǎn)矩電機作為驅(qū)動器件，并通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計減小機構(gòu)徑向尺寸并簡化結(jié)構(gòu)，提高可靠性，采用變距搖臂放大電機(即俯仰通道直線電機和偏航通道直線電機)的使用行程，從而提高控制系統(tǒng)的精度，改善電機的受力情況。
一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，其特征在于:包括導引頭單元，兩自由度框架單元、搖臂單元、驅(qū)動單元和基座單元；
所述的兩自由度框架單元由旋轉(zhuǎn)平臺座、內(nèi)框和外框組成，所述的導引頭單元A的底部固定于旋轉(zhuǎn)平臺座的上表面，導引頭單元的中心軸向垂直于旋轉(zhuǎn)平臺座的表面，旋轉(zhuǎn)平臺座的上下兩端順次連接半封閉的內(nèi)框和外框，內(nèi)框圍繞旋轉(zhuǎn)平臺座的上端和旋轉(zhuǎn)平臺座的下端連接位置所在直線方向轉(zhuǎn)動，外框的框體的中部垂直與彈體外殼固定，使外框可繞該垂直固定位置進行旋轉(zhuǎn)；
所述的搖臂單元由俯仰通道搖臂支架、俯仰通道搖臂和偏航通道搖臂組成；所述的俯仰通道搖臂的短臂端與外框的上端相連接，俯仰通道搖臂的長臂端與俯仰通道直線電機相連接，俯仰通道搖臂的中部安裝在俯仰通道搖臂支架的一端上，俯仰通道搖臂支架的另一端固連在基座單元的中段隔框的一側(cè)；
所述的基座單元由中段隔框、基座框架、俯仰通道電機座固定臂、偏航通道電機安裝座和俯仰通道電機安裝座組成；所述的基座框架是由上下兩層金屬板組成的，兩層金屬板之間通過金屬支撐柱連接，兩層金屬板的前端通過螺栓與中段隔框的另一側(cè)相連接；所述的偏航通道搖臂的短臂端與旋轉(zhuǎn)平臺座的側(cè)臂相連接，帶動內(nèi)框轉(zhuǎn)動，偏航通道搖臂的長臂端與偏航通道直線電機相連接；偏航通道搖臂的中部通過帶有軸承的固定件連接于上層金屬板或下層金屬板上，俯仰通道電機安裝座通過帶有軸承的固定件安裝在俯仰通道電機座固定臂上，俯仰通道電機安裝座繞俯仰通道電機座固定臂自由轉(zhuǎn)動，俯仰通道電機座固定臂固定在基座框架的下層金屬板尾部的底部；偏航通道電機安裝座安裝在基座框架的兩層金屬板尾部之間，并通過軸承連接，實現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動；
所述的驅(qū)動單元由偏航通道電機和俯仰通道電機組成；分別固定于基座單元E中的偏航通道電機安裝座和俯仰通道電機安裝座上。
本發(fā)明的優(yōu)點具有的優(yōu)點在于:
(I)本發(fā)明提出一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，通過將質(zhì)量較大的俯仰通道直線電機和偏航通道直線電機直接固定在基座上，簡化了內(nèi)框和外框結(jié)構(gòu)，大大減小了雙軸導引頭框架的轉(zhuǎn)動慣量，提高了雙軸導引頭框架的動態(tài)性能；
(2)本發(fā)明提出一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，采用放大系數(shù)為I 3(優(yōu)選為1.5)的俯仰通道搖臂和偏航通道搖臂將驅(qū)動框架轉(zhuǎn)動所需的行程放大，從而更加充分的使用了電機的有效行程，提高了系統(tǒng)的控制精度，也減小了作用在電機上的載荷，提聞了機構(gòu)的動態(tài)性能；
(3)本發(fā)明提出一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，由于結(jié)構(gòu)簡單零件較少，使得其質(zhì)量較輕，生產(chǎn)加工成本低、時間短，對于導彈這種一次性的使用環(huán)境是很有利的；
(4)本發(fā)明提出一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，應(yīng)用徑向尺寸較小的直流直線電機代替轉(zhuǎn)矩電機作為驅(qū)動部件，并通過合理設(shè)計使得整個機構(gòu)的徑向尺寸都很小，便于安裝在直徑較小的導彈上。


圖1:本發(fā)明的直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2:本發(fā)明的直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架的局部結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖3:本發(fā)明的直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架的局部結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
圖4:本發(fā)明的直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架的局部結(jié)構(gòu)處于中立位置圖；
圖5:本發(fā)明的直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架的局部結(jié)構(gòu)機構(gòu)繞y軸轉(zhuǎn)過Θ角；
圖6:本發(fā)明的直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架的局部結(jié)構(gòu)機構(gòu)繞y軸轉(zhuǎn)過Θ角的基礎(chǔ)上再繞z "軸轉(zhuǎn)過Ψ角。
圖中:[0022]1、偏航通道電機2、偏航通道電機安裝座3、基座框架
4、中段隔框5、俯仰通道搖臂支架 6、俯仰通道搖臂
7、內(nèi)框8、外框9、導引頭單元
10、俯仰通道電機 11、旋轉(zhuǎn)平臺座12、偏航通道搖臂
13、俯仰通道電機安裝座14、俯仰通道電機座固定臂
具體實施方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步的說明。
本發(fā)明提出一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，如圖1、圖2、圖3和圖4所示，包括導引頭單元9、兩自由度框架單元、搖臂單元、驅(qū)動單元和基座單元。
所述的兩自由度框架單元由旋轉(zhuǎn)平臺座11、內(nèi)框7和外框8組成，所述的導引頭單元9的底部固定于旋轉(zhuǎn)平臺座11的上表面，導引頭單元9的中心軸向垂直于旋轉(zhuǎn)平臺座11的表面，旋轉(zhuǎn)平臺座11的上下兩端順次連接半封閉的內(nèi)框7和外框8，內(nèi)框7可繞旋轉(zhuǎn)平臺座11的上側(cè)壁和旋轉(zhuǎn)平臺座11的下側(cè)壁連接位置所在直線方向轉(zhuǎn)動，內(nèi)框7優(yōu)選為U型框，夕卜框8優(yōu)選為半圓形框。建立直角坐標系，內(nèi)框7轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸方向定義為Z軸方向，導引頭單元9的中心軸線方向定義為X軸方向。所述的旋轉(zhuǎn)平臺座11的下表面與內(nèi)框7間設(shè)置有墊片，可通過調(diào)節(jié)墊片的厚度調(diào)整旋轉(zhuǎn)平臺座11下表面與內(nèi)框7之間的距離(即沿X軸的前后相對位置)。外框8的框體的中部垂直與彈體外殼固定，使外框8可繞該垂直固定位置進行旋轉(zhuǎn)， 該旋轉(zhuǎn)軸方向定義為Y軸方向。所述的導引頭單元9采用ccd攝像頭作為敏感元件。所述的旋轉(zhuǎn)平臺座的下端具有的搖臂。
所述的搖臂單元由俯仰通道搖臂支架5、俯仰通道搖臂6和偏航通道搖臂12組成。所述的俯仰通道搖臂6的短臂端與外框8的上端相連接，帶動外框8轉(zhuǎn)動，俯仰通道搖臂6的長臂端與俯仰通道直線電機10相連接，俯仰通道搖臂6的中部通過帶有軸承的固定件安裝在俯仰通道搖臂支架5的一端上，可自由轉(zhuǎn)動，俯仰通道搖臂支架5的另一端固連在基座單元的中段隔框4的一側(cè)；
所述的基座單元由中段隔框4、基座框架3、俯仰通道電機座固定臂14、偏航通道電機安裝座2和俯仰通道電機安裝座13組成；如圖2和圖3所示，所述的基座框架3是由上下兩層鏤空的金屬板組成的，兩層金屬板之間通過金屬支撐柱連接，兩層金屬板的前端通過螺栓與中段隔框4的另一側(cè)相連接。所述的偏航通道搖臂12的短臂端與旋轉(zhuǎn)平臺座11的下端側(cè)臂連接，帶動內(nèi)框7轉(zhuǎn)動，偏航通道搖臂12的長臂端與偏航通道直線電機I相連接。偏航通道搖臂12的中部通過帶有軸承的固定件連接于上層金屬板或下層金屬板上，俯仰通道電機安裝座13通過帶有軸承的固定件安裝在俯仰通道電機座固定臂14上，俯仰通道電機安裝座13可以繞俯仰通道電機座固定臂14自由轉(zhuǎn)動。俯仰通道電機座固定臂14固定在基座框架3的下層金屬板尾部的底部；偏航通道電機安裝座2通過帶有軸承的固定件安裝在基座框架3的兩層金屬板尾部之間，并通過軸承連接，可實現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動；
所述的驅(qū)動單元由偏航通道電機I和俯仰通道電機10組成；分別固定于基座單元E中的偏航通道電機安裝座2上和俯仰通道電機安裝座13上，偏航通道電機I和俯仰通道電機10通過俯仰通道搖臂6和偏航通道搖臂12將動力傳遞至兩自由度框架單元B，驅(qū)動內(nèi)框7和外框8轉(zhuǎn)動。所述的俯仰通道電機10和偏航通道電機I采用直線伺服電機作為驅(qū)動器件。
導引頭單元9在其運動范圍內(nèi)的任一目標指向可由兩自由度框架單元B的兩個轉(zhuǎn)動角度Θ和Ψ唯一確定，其中轉(zhuǎn)動角度Θ為導引頭外框8繞y軸轉(zhuǎn)過的角度，Ψ是導引頭內(nèi)框7繞z軸轉(zhuǎn)過的角度。所述的俯仰通道搖臂6和偏航通道搖臂12采用放大系數(shù)為I 3 (優(yōu)選為1.5)的搖臂。
俯仰通道電機10輸出推桿的一端與自身電機連桿一端固連，連桿另一端通過球副與俯仰通道搖臂6的長臂端連接，則俯仰通道電機10可驅(qū)動俯仰通道搖臂6轉(zhuǎn)動。俯仰通道搖臂6的短臂端與兩自由度框架單元B的外框8通過兩端帶有球副的連桿連接。這樣俯仰通道電機10的動力就可以傳遞至兩自由度框架單元B，從而驅(qū)動其繞圖5中y軸轉(zhuǎn)過Θ角。偏航通道電機I通過螺釘固定在基座單元E的偏航通道電機安裝座2上，偏航通道電機安裝座2通過帶有軸承的固定件安裝在基座單元E的基座框架3上。偏航通道電機I輸出推桿的一端與自身電機連桿一端固連，連桿另一端通過球副與偏航通道搖臂12的長臂端連接，則電機可驅(qū)動偏航通道搖臂12轉(zhuǎn)動。偏航通道搖臂12的短臂端與兩自由度框架單元中安裝在內(nèi)框7旋轉(zhuǎn)平臺上的搖臂通過兩端帶有球副的連桿連接。這樣偏航通道電機I的動力就可以傳遞至兩自由度框架單元B，從而驅(qū)動其繞圖6中z"軸轉(zhuǎn)過Ψ角。
權(quán)利要求
1.一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，其特征在于:包括導引頭單元，兩自由度框架單元、搖臂單元、驅(qū)動單元和基座單元； 所述的兩自由度框架單元由旋轉(zhuǎn)平臺座、內(nèi)框和外框組成，所述的導引頭單元的底部固定于旋轉(zhuǎn)平臺座的上表面，導引頭單元的中心軸向垂直于旋轉(zhuǎn)平臺座的表面，旋轉(zhuǎn)平臺座的上下端順次連接半封閉的內(nèi)框和外框，內(nèi)框圍繞旋轉(zhuǎn)平臺座的上端和旋轉(zhuǎn)平臺座的下端連接位置所在直線方向轉(zhuǎn)動，外框的框體的中部垂直與彈體外殼固定，使外框繞該垂直固定位置旋轉(zhuǎn)； 所述的搖臂單元由俯仰通道搖臂支架、俯仰通道搖臂和偏航通道搖臂組成；所述的俯仰通道搖臂的短臂端與外框的上端相連接，俯仰通道搖臂的長臂端與俯仰通道直線電機相連接，俯仰通道搖臂的中部安裝在俯仰通道搖臂支架的一端上，俯仰通道搖臂支架的另一端固連在基座單元的中段隔框的一側(cè)； 所述的基座單元由中段隔框、基座框架、俯仰通道電機座固定臂、偏航通道電機安裝座和俯仰通道電機安裝座組成；所述的基座框架是由上下兩層金屬板組成的，兩層金屬板之間通過金屬支撐柱連接，兩層金屬板的前端通過螺栓與中段隔框的另一側(cè)相連接；所述的偏航通道搖臂的短臂端與旋轉(zhuǎn)平臺座相連接，帶動內(nèi)框轉(zhuǎn)動，偏航通道搖臂的長臂端與偏航通道直線電機相連接；偏航通道搖臂的中部通過帶有軸承的固定件連接于上層金屬板或下層金屬板上，俯仰通道電機安裝座通過帶有軸承的固定件安裝在俯仰通道電機座固定臂上，俯仰通道電機安裝座繞俯仰通道電機座固定臂自由轉(zhuǎn)動，俯仰通道電機座固定臂固定在基座框架的下層金屬板尾部的底部；偏航通道電機安裝座安裝在基座框架的兩層金屬板的尾部之間，并通過軸承連接，實現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動； 所述的驅(qū)動單元由偏航通道直線電機和俯仰通道直線電機組成，分別固定于基座單元中的偏航通道電機安裝座和俯仰通道電機安裝座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)平臺座的下表面與內(nèi)框間設(shè)置有墊片，通過調(diào)節(jié)墊片的厚度調(diào)整旋轉(zhuǎn)平臺座下表面與內(nèi)框之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，其特征在于:所述的導引頭單元采用ccd攝像頭作為敏感元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，其特征在于:所述的俯仰通道搖臂和偏航通道搖臂采用放大系數(shù)為I 3的搖臂。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，其特征在于:所述的俯仰通道直線電機及偏航通道直線電機均采用直線伺服電機。
專利摘要
本發(fā)明提出一種直線電機驅(qū)動變距搖臂雙軸導引頭框架，包括導引頭單元，兩自由度框架單元、搖臂單元、驅(qū)動單元和基座單元。本發(fā)明應(yīng)用徑向尺寸較小的直流直線電機代替轉(zhuǎn)矩電機作為驅(qū)動部件，并通過合理設(shè)計使得整個機構(gòu)的徑向尺寸都很小，便于安裝在直徑較小的導彈上。且本發(fā)明中采用俯仰通道搖臂和偏航通道搖臂將驅(qū)動框架轉(zhuǎn)動所需的行程放大，從而更加充分的使用了電機的有效行程，提高了系統(tǒng)的控制精度，也減小了作用在電機上的載荷，提高了機構(gòu)的動態(tài)性能。
文檔編號F42B15/01GKCN102252568SQ201110108117
公開日2013年6月19日 申請日期2011年4月28日
發(fā)明者陳萬春, 胡松, 劉小明, 周浩, 周弢 申請人:北京航空航天大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (1),