發(fā)布時間：2020-07-01 22:08

【摘要】：利用無人機偵察是打贏信息化戰(zhàn)爭的重要先決條件,有著其他偵察手段無法比擬的優(yōu)勢。機載光電平臺作為一種重要的有效載荷被認為是無人機的“眼睛”,它集成了機械、通信、光電和自動化技術,對于完成偵查、定位、跟蹤和校射等任務極為關鍵。機載光電平臺的結構是整個光電系統(tǒng)的載體和執(zhí)行機構,其總體布局和結構形式關系到平臺的穩(wěn)定精度、響應速度和承載能力等性能。目前機載光電平臺主要結構形式主要有兩軸兩框、三軸三框、兩軸四框等,針對幾種結構的優(yōu)缺點,提出了一種新型的高性能“四軸四框”結構形式,并進行了原理分析和有限元分析。在整體方案設計中,通過CATIA軟件建立了平臺的三維模型,結合AutoCAD軟件,完善了結構的細節(jié)設計。介紹了“四軸四框”的結構形式是由自轉機構和球形機構組成,分析了結構方案的內(nèi)容和特點,對框架結構、自轉機構軸系和球形機構軸系等主要機械結構進行了詳細說明,完成了驅動電機、角度傳感器和軸承的選型和校核工作,結果證明了選用的關鍵元件符合使用要求和技術指標。在平臺的原理分析中,主要對球形機構進行了結構原理和運動學分析。求解出了球形機構是一種3自由度的并聯(lián)機構,得到了球形機構的3個軸的角度輸入和末端執(zhí)行器的空間位置輸出關系,推導出了運動學方程,驗證了球形機構是全解耦的,并進行了仿真驗證。進一步求解出了雅克比矩陣為單位陣,得到了運動傳遞關系,證實了球形機構具有輸入輸出關系簡單、無奇異點、完全各向同性、剛性均勻分布等特點,并利用MATLAB軟件計算出球形機構的工作空間基本覆蓋整個球體空間。在有限元分析中,主要對平臺重要構件進行了靜力學分析和疲勞分析。明確了有限元法應用在機載光電平臺結構方面的重要意義,介紹了有限元法的原理和實施步驟,利用ANSYS Workbench對球形框架和并聯(lián)機構桿件進行有限元分析,結果表明靜力特性符合要求。針對實際應用情況對并聯(lián)機構桿件進行了疲勞分析,最終獲得并聯(lián)機構桿件在恒定振幅載荷和隨機載荷下的疲勞情況,分析結果得出構件滿足設計使用要求。綜合結構設計及分析,證明了“四軸四框”結構形式可以完成承載光電設備,驅動視軸在一定范圍內(nèi)移動并保持穩(wěn)定的功能,也能承受驅動力、載機振動、加速度和空氣阻力等載荷的作用,具備了輕量化、空間利用率高、通用性強、視軸范圍大和可操控性好等一系列優(yōu)點,同時從原理上證明了“四軸四框”結構形式可使平臺具有響應速度快、穩(wěn)定精度高、工作范圍大和易于控制等特點。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V241

【參考文獻】

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本文編號：2737331