机械原理课程设计 —— 导弹瞄准器设计说明书指导老师：杨家军设计者：张永俊张黎明徐持恒冼曙光

机械原理课程设计——导弹瞄准器设计说明书指导老师：杨家军 设计者：张永俊张黎明徐持恒冼曙光

一.设计题目 ----导弹瞄准机传动机构 •此机构用于导弹发射时的定位瞄准，在空间作连续快捷的转动，以期实现准确定位和精确打击。

二.工作原理及工艺 动作过程 •瞄准机是导弹发射的重要装置，使导弹在起飞时处于所要求的空间角度。这个空间角度由高低角 φ和方向角β来确定。实现高低角 φ的瞄准机称为高低机，实现方向角β的瞄准机称为方向机。接续 Jie接续

工作原理（二） •在图示的机构中，导弹置于定向器上定向器绕耳轴俯仰，行成高低角φ；耳轴装在托架上，托架与立轴固连，立轴在座架中回转，便行成方向角β。

工作原理（三） •在其实现所需方位调整的工作过程中，托架即高低机从与水平线成倍增长 0º角逆时针转动，直到其方向线呈樹直状态，即与水平线成90º，且能顺利返回。 •座架即方向机要求能够在水平面内作顺时针或逆时针的旋转角度为360º的顺畅转动，使之能够对各方向敌人实行打击。#

四. 设计要求：原始数据及设计要求 此机构要求高低机和方向机的瞄准范围必须分别达到0º~90º 和0º~360º。而且要求其瞄准精度高，转动平稳，工作的可靠性高。

五·设计任务 ¤根据以上的原理和要求，进行高低机和方向机运动方案的设计，然后通过对所列方案的分析比较，确定一种最切实可行的方案后，进行尺寸综合，以确定各运动构件的运动学尺寸，并绘制出机构的运动简图。

此瞄准机构分别由方向机和高低机组 成同时两机构的运动不具有同步性和相互关联性有必要将其分别作为一传动系统进行设计故： 方向机方案设计（1）可实现大传动比的定齿轮系传动，如图所示： *此方案中通过正常水平放置的电动机提供动力后通过六·方案设计与操作过程定齿轮系机构图

* 续上页 * ※皮带传动，再运用两组定齿轮系将高速的输入转变为平稳较慢的齿轮啮合传动，竖直传动变为水平传动用一对锥齿轮实现。考虑到所需的精度和高效率要求能快速和小角度扭转，可设计电路将电机设为正反转移及连续转动和步进相结合。但若所需传动比很大则需较多齿轮和大直径齿轮，这却抑制了机构的稳定性和可靠性。 (2).定齿轮系和涡轮涡杆系联合传动如图所示：接续

*续上页* ☆为了避免电路的复杂化用两组齿轮系代替步进和连续转动即用定齿轮系实现较小传动比和用涡轮涡杆实现大传动比传动.汽油电机传动平稳精度高,传动比可调,同时因为涡轮涡杆的选用使结构紧凑,传输动力较大而且涡轮涡杆具有自锁功能克服了传动中的不稳定因素.但是,涡轮涡杆系传动中摩擦很大,其设计相对比较复杂制造比较困难. 续->

@接上页 ※大传动比的实现,可以通过涡轮涡杆,亦可用行星齿轮系.它与定齿轮系的组合既可改变传动比又保持了结构紧凑的优点.行星齿轮系仅通过几个齿轮就实现了大传动比传动,提高了效率和精度,而且设计,计算,制造较容易. 如下图所示: (3)行星齿轮系和定齿轮系联合传动接续

( 4 ).双行星齿轮系传动 利用双行星齿轮系既可实现大小传动比的转换,又使整个系统合理紧凑,传动平稳,同时又方便了设计和制造.具体方案分析及原理见确定的方案.

The Second Machanism 高低机传动机构方案设计纯齿轮系传动,见下图: 此方案仅用定齿轮系能改变传动的功能将电动机的高转速变为地转速,实现高低机的来回90的转动,用电路控制正反转.但电动机有惯性又90度需精确,所以其稳定性及精度不高. (1) (2) 纯齿轮系传动

接上页 曲柄摇杆机构由于高低机只需上下90的转动可选用一可往返机构,又曲柄摇杆机构(右上图)的摇杆的往复运动能够满足其90度的要求,摇杆通过固联在末端的齿轮拨动高低机实现所需转动.此机构具有急回特性因而运行不稳定,控制不, 便方向调整不精确.为了增加其稳定性可用液压传动(图见纸面文稿),但仍很大程度上不精确. （2）接续

(3) 曲柄滑块机构和齿轮齿条机构联合传动曲柄滑块机构可实现滑块的往复运动,且对心曲柄滑块机构没有急回特性,运行较为稳定.齿轮齿条机构相对作匀速运动,啮合传动较平稳精确.

★ ☆ ★ LAST: 综合评价和确定方案根据以上的分析与综合，各设计方案的优缺点显而易见。方向机上单用定齿轮系一则显得结构臃肿，再则磨擦阻力大，传输精度低且不能靠机构来实现连续运动和步进。涡轮涡杆的设计制造困难大，不利余真正的实现。采用行星齿轮系则既能实现大传动比又结构简单，运动平稳，精度较高，因此以之为确定方案。就高低机而言，为了获得较为理想的上下90度转动机相对运动的平稳性，宜采用曲柄滑块机构和齿轮齿条机构所组合的机构。而动力的输入亦因要求的精度而宜。方向机转动角度较大且可视范围较广，因此用高转速的电动机作动力， ♂ 续

而高低机只需小角度转动（《=90°），如果动力而高低机只需小角度转动（《=90°），如果动力和速率过于强劲就会导致惯性较大则稳定性和精度皆受影响，因此我们采用了高稳定大动力的液压机作输入。# 接上页 *实际确定方案之描述* ．运动简图及运动循环图 ☆平面各部分简图 Ⅰ Ⅱ

☆3D动画效果图 ．机构运动原理描述及其运动学尺寸

七.设计原理及工艺过程 导弹瞄准机由两部分组成即高低机和方向机, 最终确定方案高低机以平稳较慢速的液压机为动力,方向机辄以高速转动的电动机为动力. 液压机通过连感化快机构,齿轮齿条机构将水平运动转化为方向机的转动,用电磁啮合器改变齿轮齿条结合位置,从而可实现快慢可调的变速传动. 电动机通过皮带轮带动齿轮轴转动,通过行星齿轮系实现大传动比的变速传动,又利用直齿圆锥齿轮将竖直方向转动转化为水平方向转动,齿轮带动主轴转动从而带动顶座转动.本机构由两组行星齿轮系组成,有了两种传动比,实现高低变速.在

利用电磁离合器改变啮合状态,从而选择不同的传利用电磁离合器改变啮合状态,从而选择不同的传动比. 选择这些机构的目的不仅在于能够实现所需的运动状态和运动过程,而且还考虑到其结构的紧凑,运行的平稳,安全,可靠以及制造安装的方便快捷.

Ⅲ．机构运动简图的设计与分析 ⅰⅰ⒈方向机描述 ( 1 ).直齿齿轮的选择根据工作要求的稳定性选择确定的直齿圆柱齿轮公共模数为m=4mm,直齿圆锥齿轮模数为m=5mm, 齿数位z=25. ( 2 ).根据瞄准级的具体装配要求和实际尺寸来确定轴长，轴的直径D=30MM. ( 3 ).传动比设计和各齿轮齿数设计 .见图,电动机转速为1500转/分,要求快进时传动比为10000:1,慢动时传动比为900:1;第一级变速电动机到主轴的传动比为4:1,Z0=20,Z1=60,Z2=25, Z1’=Z2’20,Z3=28,Z3’=30,Z4=30,Z4’=32,Z5=30, Z5’=25,Z11=25,通过此行星齿轮系得传动比225:1;

Z6=50,Z7=25,Z8=49,Z9=50,Z9’=51,Z10=50, Z10’=25,此传动比为2500:1. 传动比：i=1—(Z8×Z9’)/(Z9×Z10) =1—（49×51）/（50×50） =1/2500 i’=1—(Z3×Z4’)/(Z3’×Z4) =1—（28×32）/（30×30） =1/225 Ⅳ．高低机描述 .见图,齿轮齿条模数位=6,压力角为20度. 大齿轮齿数为Z(大)=95,Z(小)=19. 液压机的传动速率为5mm/s 则慢进时高低机转速为5°/s 快进时转速为1°/s 传动轴的直径D=30.

指导者及参考资料： • 指导老师：杨家军参考资料：《机械原理》杨家军编《机械系统创新与设计》杨家军编《机械设计方案与举例》孟宪源编（《Auto-CAD R14指南》《易学3D MAX R2.0》) 材料科学与工程 98级学生组 2000-7-2

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