便携式2米天线的结构设计论文解析Word文档格式.docx
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Abstract:
Thispaperbrieflyintroducesdesignfeatureofa2mPortableAntennaandtheprocessofparetobyparabola.Andcombiningcreativeideawithpracticabilitydesignaerialadaptingtomodernize.UGusedthedesigndrawinggraphicmappingsoftware,thoughnotbeforelearningcoursesUG,butUGisalsoathree-dimensionalgraphdrawingpowerfultool.UGwhichuseavarietyofcommandcaneasilyandquicklymapoutthedesignyourownmapofvariouspartsandassemblygraphics.Itwillnotonlysavetimefordesigners,butalsotomapouttheexactpartsyouneedmapsandassemblydrawings.Therefore,thisarticleonUGsoftwaretodrawthestructureoftheantennatotheantennafaceandexplain.
Keywords:
2mantenna;
pareto;
structuredesign
第一章绪论……………………………………………………1
1.1课题的背景介绍……………..…………………………………….1
1.2天线结构形式介绍……………………………………………………2
1.3本课题主要研究内容…………………………………………………3
1.4课题的意义与创新…………………………………………………3
第二章总体方案设计………………………………………………………………3
2.1便携式2m天线的结构性能指标………………………………………3
2.22m天线系统用途及设计总体要求………………………………………4
2.3总体结构型式确立……………………………………………4
2.3.1便携式天线面的结构设计……………………………………………5
2.3.2天线座结构设计…………………………………………………6
2.4天线面结构设计的方案比较与确定………………………………………6
2.4.1方案比较…………………………………………………6
2.4.2选择和评价…………………………………………………6
第三章详细设计…………………………………………………6
3.1设计软件介绍…………………………………………………7
3.2设计思路…………………………………………………7
3.3设计原则…………………………………………………7
3.4零件的设计与部分零件的装配…………………………………………7
3.4.1中心盘零件的设计…………………………………………………7
a底板和圆管零件的设计和装配………………………………………………8
b支耳零件的设计和装配…………………………………………………9
c夹块零件的设计和装配…………………………………………………11
d中心柱零件的设计和装配…………………………………………………12
e螺钉零件的设计…………………………………………………13
f馈源支杆零件的设计和装配………………………………………………14
I天线面板零件的设计和装配………………………………………………15
3.5天线面的总体装配设计…………………………………………………17
3.6天线面的总体二维装配设计……………………………………………22
第四章结语…………………………………………………………………………23
谢辞……………………………………………………………………………….23
参考文献………………………………………………………………………….24
附录……………………………………………………………………………….25
第一章绪论
1.1课题的背景介绍
本天线主要应用于青藏高原。
那里海拔高,空气稀薄,地理环境复杂,气候条件恶劣,如呼吸困难,道路崎岖,地面凹凸不平,温差大,相对湿度大,紫外线辐射严重,风沙侵袭严重及降雪频繁等等;
另外本天线还要求经常更换架设地点。
根据具体要求和用途,我们将本天线设计为一种可折叠、可拆卸、可人工搬运的轻便型的移动式天线,简称“便携式2米抛物面天线”,它结构简单、设计新颖、安装和使用方便,能适应地理环境相对复杂、气候条件较为恶劣的场所。
另外,在设计本天线时除了保证其电性能和机械性能外,还充分考虑了其安装使用的简便性、运输时的抗震性、人工搬运时的可承受性等,使天线具备了良好的可靠性和环境适应性。
1.2天线结构形式介绍
天线的三种结构型式应分为:
方位俯仰型、极轴型和XY型。
方位俯仰型天线:
就是本课题所要求设计的类型。
天线的天线面体主要由面板、馈源及其支撑杆等组成,俯仰-方位天线座主要由方位转动装置、俯仰转动装置等组成。
如下图:
极轴型天线:
所谓极轴型就是指经过天线所在的地点处与地球自转轴平行的一根轴线。
极轴的概念最早应用在天文观测中,为了抵消地球转到导致的天文望远镜中被测目标的移动,将天文望远镜安装上极轴,并围绕极轴向地球自转的相反方向转到。
XY型天线:
为满足过顶跟踪的要求,XY天线是个很好的选择,相对俯仰天线,它具有独特的优势。
轴系的原始误差项目与俯仰方位天线相似,但也有其独特的地方。
1.3本课题主要研究内容
本课题主要是研究天线的天线面结构.它由软钢索箍绷紧的天线面结构.第一步,对天线整体进行方案设计,比较确定整体方案;
第二步,对馈源支架结构设计,并确定这一部分的结构方案;
第三步,对天线面部分详细结构设计,确定全部尺寸;
第四步,了解各部分零件功能及加工方法说明,并出该部分的二维装配图;
第五步,出圆盘接口的的二维详图。
1.4课题的意义与创新
天线的型式与种类繁多。
根据用途不同及机动性要求,天线结构分为固定式和移动式两类,与固定式天线比较而言,移动式天线设备在使用时不是一直固定在某一地点上使用的天线,而是需要经常移动、经常拆卸、便于搬运和架设的天线。
随着科学技术的发展,需要适合野外工作小分队和作战小分队使用的天线。
要求这种天线较传统的移动式天线而言,在机动性方面有特殊的要求,除应具有结构简单、重量与口径比小以外,架设、调整、拆卸及搬运时只依靠人力便可完成,不使用有动力的机械设备。
本课题即研究这种适合野外作战的要求机动性很强的便携式天线,因此,本课题具有一定的研究价值和研究意义。
在天线面板拼合上拟采用由中心板及销定位、Z形耳钩快速连接的钢索箍绷紧拼合结构,这类天线结构具有强度高、刚度好,拼合面的表面形状精度高,装拆时间少等优,这是本课题的一大特色。
第二章总体方案设计
2.1便携式2m天线的结构性能指标
天线面:
普通抛物面口径1.6米,拆装面精度要求:
≤0.7mm(均方根值);
天线座架:
天线座架采用方位俯仰座架;
人工调整方位、俯仰;
座架上安装有方位、俯仰刻度盘,以便指示方位、俯仰刻度;
天线指向范围:
方位:
0~360°
;
俯仰:
-5~30°
天线的总重量:
30kg左右,为了便于搬运,每一天线部件都具有便于人力搬运的机构或包装,且每一部件的重量不应超过20kg;
天线的方位、俯仰位置具有锁紧功能;
天线座架便于在山地等复杂环境架设;
带有地锚、拉绳等固定设备。
2.22m天线系统用途及设计总体要求
2米抛物面天线主要用于青藏高原,在满足天线系统性能指标的同时,又要充分考虑以下几点:
●天线需要在复杂地理环境下(如山道上)依赖人力搬运,故天线的结构应充分考虑其可搬运性、易搬运性;
●高原缺氧,天线展开与收藏应快捷、方便;
不需要太多人力及复杂辅助工具;
●尽量减小拆装环节,且具有较好的重复安装性能;
●道路条件差,收藏状态时具有良好抗震性,并适应长途运输;
●高原环境条件恶劣,紫外线辐射严重,温差较大,风沙侵袭严重。
要求天线系统具备良好的可靠性、可维修性、互换性和环境适应性。
2.3总体结构型式确立
2.3.1便携式天线面的结构设计
由天线面板,中心体,馈源,馈源支撑杆,馈源夹,钢索,正反扣等部分组成。
天线面为普通园抛物线,反射面表面精度要求小于0.7mm。
由于天线的口径为2m,外圆周长达6.28m,为便于背负行动,将抛物线切割成相同的9块。
天线面的拼合和组装若采用通常的背架结构,结构将会比较复杂,同时结构的重量会稍大,故不可取。
为此采用上部用钢索箍张紧,下部用中心架固定的拼合设计,省去了背架,使结构简单,有效的控制了结构的重量,但为了拼合和提高面板的刚度,每块面板四周均翻了了筋边。
面板拼合后,整体精度经检测《0.7mm。
单块面板见图3所示。
馈源根据电性能指标设计,通过联接馈源夹,由在面板边筋上固定的3根杆件支撑,结构简单,刚度较好。
图表1天线面总体图
图表2单个天线面板
2.3.2天线座结构设计
天线座分为三大部分,一是俯仰转动装置;
二是方位转动装置;
三是座架支座体。
由于天线俯仰范围要求为-20°
-30°
且90°
可收藏;
较低仰角的工作范围实现比较困难,给结构设计带来压力,若采用纯丝杆的常规手动调节的话,丝杆会较长,收藏位置至工作位置之间,区域较大,而调节速度又比较慢,故所花时间太长,不能满足快捷安装等要求。
为此,在工作区间-20°
范围内采用丝杆结构,实现连续可调,30°
至90°
间采用一次到位的快速打开与收拢的胳膊轴型式结构。
这部分结构工作过程为,当天线需要从收藏状态转到工作状态时,只要将胳膊轴提起,天线立即处于仰角为60°
的指向位置,随后,调节丝杆至工作角度。
从工作状态到收藏状态的过程刚好相反。
可见这种结构形式简单及便于快速调节。
天线方位转动结构可选用360°
转动范围内可连续精调的机构,如蜗轮蜗杆减速器等;
也可选用360°
范围内能实现粗调,在一定有限角度内可精调的方案。
此结构实现功能如下:
方位粗调时,先松开上、下调节环的锁紧螺母,人工将天线体旋至所需的大致方位角,再锁紧调节环的锁紧螺母。
方位精调时,先松开上调节环的锁紧螺母,通过旋动调节丝杆,推、拉上调节环,来带动天线体在一定范围内作方位调节,到工作方位后,旋紧上调节环的锁紧螺母。
方位转动装置方案结构也十分简单、灵巧且维护方便。
由于本天线为野外工作小分队背负移动设备,要求单件背负重量不超过15kg;
同时,天线俯仰范围是-20°
,
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