二 、转 台整 体 方 案 转 台 主 要 有 俯 仰 轴 系 、 方 位 轴 系 、 底 座
组 成 ，转 台 总体 的结 构形 式如 图 １所 示 。
三 、方 位 轴 系设 计 方位轴 系主 要承载 俯仰 部分及 负载 ，带
动俯仰 部分及 负载实现 ３６０。连续转动 。方位 轴 系 由方 位 轴 、轴 承 、方 位座 、汇 流环 、电机 、
２、方 位 驱 动 力 矩 计 算 方 位 力 矩 主 要 包 括 惯 性 力 矩 、 摩 擦 力 矩 。选 用 电 机和轴承时 ，还要用到倾覆力矩，以及轴 向力 、径 向力 。 根 据 技 术 要 求 ，转 台方 位 速 度 最 高 为 ４００。／ｓ， 最 大 加 速 度 为 １２０。／ｓ ， 即 负 载 角 加 速 度 ｅ＝１２０。／ｓ
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图 １转 台总 体 结 构
对 高精 度 直 驱 转 台进 行 了 设计 和 研 究 。 在高 精度转 台设计 中，首 先考虑 在机械
结 构 上 减 小 传 动 机 构 对 轴 系 精 度 的 影 响 ，其 次 在伺服 控制 中运用 先进 的控制 方法 ，提 高 系统 的整体精度 。
Ｊ＝４８０＋４ １ ０＝８９０（ｋｇｍ ） 方 位 运 行 时 的 惯 性 转 矩 为 ：
＝ ８９０×２．１ １８６９（Ｎｍ） 另 有 ： 摩 擦 力 矩 Ｔ．＝６０Ｎｍ （按 转 盘 轴 承 给 出 的启 动 力 矩 计 算 ） 。 根据 以上计算，方位峰值力矩为： ７ ＾ ＋ ＝１８６９＋６０＝１９２９（Ｎｍ） 方 位 连 续 力 矩 主 要 为 摩 擦 力 矩 ，并 考 虑 留 有 一 定 的余量 ，则选择 电机 的连续力矩大 于 ２００Ｎｍ。 ３、转 盘 轴 承 选 型及 计 算
定位 精度 ０．０１。（３６”），系统 回差 ０．００９。（３２”），对 于高精度 的大 功率系统 ，除伺服 系统 中选 用高精度 的 测 角 器件 外，方 位 轴 系 采 用 无 刷 直 流 力 矩 电 机 直 接 驱 动 ， 彻 底 消 除 传 动 链 造 成 的 误 差 和 回 差 ：
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技术与应用 ＿Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
测角元件、制动器等组成 ，参见 图 ２。 １、 方 位 轴 系 的 结 构 设 计 方 位 轴 系 的结 构 必 须 满 足 下述 要求 ： （１）结 构 设 计 需 满 足 高 精 度 要 求 ： 由 于 转 台 要 求
（２）结 构 设 计 需 满 足大 的 倾 覆 力矩 要 求 ： 转 台 的 负 载 是 两 个 天 线 ，最 大 负载 时 ， 每 个 天 线 ２５０ｋｇ， 尺 寸 ３ｍ ×１．５ｍ×０．４ｍ， 安 装 于 方 位 轴 两 侧 。
天 线 迎 风 面 积 较 大 ，八 级 风 情 况 下 ， 风 对 天 线 产 生 的 作 用 力 达 到 ３．７ｋＮ， 十 二 级 风 情 况 下 ， 风 对 天 线 产 生 的作 用力 达到 ９．２ｋＮ，对 方位轴 承 处产生 的倾 覆 力矩 达 到 ５．５ｋＮｍ。因 此 在 方 位 设 计 中 ，选 用 高精 度 转 盘 轴 承用于承受 大的倾覆力矩 ，以及大的轴向力和径向力。
＝ ２．１ｒａｄ／ｓ 。
根 据 结 构 设 计 可 以计 算 出 方 位 运 转 时 总 的 转 动 惯 量 ，其 中， 负载 两 个 １２５ｋｇ负 载 ，转 动 惯 量 为 ４８０ｋｇｍ ； 其 他 旋 转 部 件 质 量 为 ２００ｋｇ， 转 动 惯 量 为 ４１０ｋｇｒｎ 。 则 方位 运 转 时 总 的 负 载转 动惯 量 为 ：
在 本转 台设 计 中选 用力矩 电机 直接驱动 负载 的方 案 ，既消 除 了 齿 隙 回 差 （无 回差 ）， 又 缩短 了传动 链，使机 械结 构简 单紧凑 ，使 控 制系 统具有 反应速 度快 、线性度 好、共振 频 率 高 等 优 点 ， 因 而 提 高 了 系 统 的稳 定 性 及 静态 、动态控制精度 。
姿态 。转台 的综 合性能直接 影响到 设备测试结 果的可靠性 和精 确性 ，对航空航 天产 品和 武器装备 的系统性能 以及运行精 度起 到 了至关重要 的作用 …。本文 以某高精 度二维转台为工程背景 ，
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高精度转台 的分析 与设计
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１ 北京航天科 颐技术有 限公 司，北 京 １ ０００９１；２ 中国航天科工集团第二研究院 ２０６所 ，北京 １ ００８５４
一 、 引言
士 士 台被广泛 应用在 航空航 天等 领域 ，比如对雷达 的方位 角
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，ｒ 与俯仰角的控制；模拟各种载体的偏航、俯仰、横滚等
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－技术与应用
摘 要 ：设计 了 一种 高 精度 转 台 ，选 用 力矩 电机 直 接驱 动 负载 ，既 消 除了 齿隙 回差 又 缩短 了传 动链 ， 使 机械 结构 简 单紧 凑 ，使 控制 系 统具 有反 应 速度 快 、线 性度 好 ，共 振频 率 高等优 点 ，提 高 了系统 的 稳 定性 及 静态 、动 态 控制 精度 。高精 度转 盘轴 承 和力 矩 电机 配合 使 用 ，提高 了转 台 的承 载 能力 ，并 使 转 台结构 简 化 。采用 电磁 制 动 器和 齿 轮副进 行 方位 轴 和俯 仰轴 的 制动 ，起 到 断 电制动 作用 。对 转 台 的限 位 、自 锁 、报警 等安 全 性和 防 护性 能进 行 详细 设 计介 绍 。并 通过 有限 元分 析 验证 主要 零 部件 的结 构 强度 及计 算谐 振频 率 。 关键词 ：转台；高精度；力矩电机 ；转盘轴承 中 图分 类号 ：ＴＨ１ １ ５；ＴＨ１ ２ 文献标 识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ００６—８８３Ｘ（２０１ ８）０７—００１ ９－０６ 收稿 日期 ：２０１８一。６一Ｏ６