专利名称：基于滚珠丝杠双推杆结构的雷达天线俯仰推动机构的制作方法
技术领域：
本发明属于机械传动技术领域，具体是在机载平台上，使用滚珠丝杠双推杆推动机构，驱动雷达天线进行俯仰运动，实现雷达天线波束的俯仰机械扫描。
背景技术：
雷达的工作原理为发射电磁波波束，遇到所探测目标后返回回波，接受后经过数据处理以确定所探测目标相对于雷达的位置，故目标需在雷达所发射的电磁波波束范围内雷达才能探测到目标，由于电磁波波束宽度是一定的，往往满足不了监控大范围区域的需要，故需要天线进行机械扫描以满足使用要求。地面雷达通常采用的机械扫描驱动方式为伺服电机带动减速器减速后驱动天线转轴实现天线运动，也可直接使用力矩电机直接驱动天线转轴进行扫描运动，这两种运动方式均需在天线转动轴处安装驱动机构，同时这两种驱动方式均要求负载(天线等)重心尽量与回转中心重合，以减小转动惯量从而获得更好的伺服性能，这就需要对负载进行配平，由此造成负载加重，同时为了满足伺服性能需选取更大力矩的电机和减速器，从而又造成设备体积和重量的加大。由于机载雷达与地面雷达的工作环境的差异，对雷达装备的要求也有所不同，首先，机载平台所能提供的安装范围和重量受限，这就要求机载设备在满足功能使用要求的情况下应尽量轻巧；其次，机载平台环境比地面平台环境更为恶劣，这就对机载设备提出了更高的抗振性能要求。基于以上条件，在机载情况下，负载不平衡时往往不能采用配平的方式，如果还采用地面雷达传动方式的话，会造成驱动结构满足不了体积和重量的要求。另外机载雷达与一般陆基雷达工作环境不同。一般陆基雷达工作时，其工作平台处于静止状态，虽然在行军过程中也会受到振动和冲击，但并不影响雷达性能的发挥。而机载雷达总是在振动、冲击环境中工作，必须适应机载的振动、冲击环境。在如此恶劣的振动冲击环境下，天线的波束稳定问题应重点考虑，如果天线的振幅超出了波束宽度范围，雷达就会出现丢失目标或目标航迹不连续，影响雷达性能的发挥，所以不仅要安全，而且要正常工作。
发明内容
本发明要解决的问题在于为使雷达能在机载平台的振动、冲击环境中正常工作， 提出了基于滚珠丝杠双推杆结构的雷达天线俯仰推动机构，解决机载雷达天线在恶劣振动冲击条件下天线驱动和波束稳定问题。本发明解决的问题的技术方案采用双推动机构的结构形式，双推杆的结构包括从动推动机构和主动推动机构，从动推动机构和主动推动机构对称安装在天线的背面并分别固定在底板上。所述主动推动机构采用直流电机作为驱动源，驱动天线绕天线支承转轴作俯仰扫描运动；与此同时，天线带动从动推动机构运动。在主动推动机构部分，采用了直流电机通过一级齿轮传动调速，再通过滚珠丝杠幅将旋转运动转变为螺母的直线运动，推动
3天线进行绕天线支承转轴的俯仰运动，实现天线波束的高低扫描。在从动推动机构部分，天线的俯仰运动带动滚珠丝杠幅，将螺母的直线运动转化为丝杠的旋转运动，利用滚珠丝杠幅的摩擦力矩，限制天线振动冲击幅度，使得天线的振动冲击幅度限制在允许范围内，保证雷达正常工作。本发明的滚珠丝杠双推杆天线俯仰推动机构具有如下特点(1)与现有雷达天线的伺服驱动方式，天线不需配平，不增加额外的重量，推动机构具有体积小、重量轻、可靠高的特点，能够满足雷达在机载恶劣振动冲条件下的使用要求。(2)采用双推杆的结构实现雷达天线的俯仰扫描运动，利用从推动机构阻尼有效降低雷达天线在机载振动冲击条件下的振幅，稳定了雷达天线波束。同时采用双推动机构保证了天线运动的平衡性。本发明的天线俯仰推动机构经过地面多次振动冲击试验以及安装在国产“直-9” 武装直升机上进行实战模拟飞行试验，试验结果表明该滚珠丝杠双推杆天线俯仰推动机构可完成雷达天线俯仰运动，并具有很好的天线波束的稳定效果(采用单推杆机构时天线抖动角度为1°，而采用双推杆机构后天线抖动角度为0.30°，稳定效果非常明显)。
图1是本发明的基于滚珠丝杠的双推杆天线俯仰推动机构结构示意2是主动推动机构示意3是从动推动机构示意图
具体实施例方式参照上述附图，对本发明的具体实施方式
进行详细叙述。参见图1，本发明采用滚珠丝杠双推杆机构由从动推动机构2，主动推动机构4构成。从动推动机构2和主动推动机构4对称安装在天线3的背面，并分别固定在底板1上， 主动推动机构4驱动天线3绕天线支承转轴5进行俯仰运动，完成雷达的俯仰扫描功能，同时天线3的俯仰带动从动推动机构2运动，利用从动推动机构2产生的摩擦力矩来降低天线3在振动冲击条件下的振幅，从而达到稳定雷达天线波束的作用。参见图2，主动推动机构4由直流电机6，齿轮7，滚珠丝杠支撑座8，轴承9，滚珠丝杠副(由丝杠10和螺母11组成)，天线转接座12，齿轮13，底座14组成。齿轮7连接在直流电机6驱动轴上并与齿轮13啮合，滚珠丝杠10的下端固定在齿轮13的孔中，滚珠丝杠两端通过轴承9固定于滚珠丝杠支撑座8上，螺母11通过天线转接座12将主动推动机构与天线连接，主动推动机构4通过底座14固定在底板1上。工作时，直流电机6通过齿轮7与齿轮13调速驱动丝杠10转动，并将丝杠10的转动转化为螺母11沿丝杠10轴线进行往复直线运动，从而带动与其连接的天线转接座12，将其转化为天线3绕天线支承转轴5 进行俯仰运动。通过控制直流电机6的转动方向实现天线3的俯仰扫描。参见图3，从动推动机构2由滚珠丝杠副(由螺母15和丝杠18组成)，滚珠丝杠支撑座16，轴承17，天线转接座19，底座20组成。滚珠丝杠18通过轴承17固定于滚珠丝杠支撑座16上，螺母15通过天线转接座19将从动推动机构与天线连接，从动推动机构2通过底座20固定在底板1上。天线3随主动推动机构4做绕天线支承转轴5进行俯仰运动，通过天线转接座19带动螺母15沿丝杠18轴线进行往复直线运动，并将螺母15的直线运动转化为丝杠18的转动，利用滚珠丝杠幅(螺母15与丝杠18)之间的摩擦力矩，降低天线3在振动冲击条件下的振幅，从而达到稳定雷达天线波束的作用。
本发明的天线俯仰推动机构经过地面多次振动冲击试验以及安装在国产“直_9” 武装直升机上进行实战模拟飞行试验，试验结果表明该滚珠丝杠双推杆天线俯仰推动机构可完成雷达天线俯仰运动，并具有很好的天线波束的稳定效果(采用单推杆机构时天线抖动角度为1°，而采用双推杆机构后天线抖动角度为0.30°，稳定效果非常明显)，该机构工作可靠，体积小、重量轻，完全能够满足雷达在机载恶劣振动冲条件下的使用要求。
权利要求
1. 一种基于滚珠丝杠双推杆结构的雷达天线俯仰推动机构，利用滚珠丝杠作为运动传动件，采用双推杆结构推动天线俯仰运动，其特征在于双推杆的结构包括从动推动机构 (2)和主动推动机构G)，所述从动推动机构(2)和主动推动机构(4)对称安装在天线(3) 的背面并分别固定在底板(1)上，所述主动推动机构(4)驱动天线(3)绕天线支承转轴(5) 作俯仰扫描运动，与此同时，天线(3)带动从动推动机构(2)运动，所述主动推动机构(4) 由直流电机(6)，齿轮(7)，滚珠丝杠支撑座(8)，轴承(9)，由滚珠丝杠(10)，螺母(11)，天线转接座(12)，齿轮(1 组成，齿轮(7)连接在直流电机(6)驱动轴上并与齿轮(13)啮合，滚珠丝杠(10)的下端固定在齿轮(1 的孔中，滚珠丝杠两端通过轴承(9)固定于滚珠丝杠支撑座(8)上，螺母(11)通过天线转接座(1 将主动推动机构与天线连接；直流电机(6)通过齿轮(7)与齿轮(1 驱动丝杠(10)转动，使螺母(11)在滚珠丝杠(10)上往复直线运动，并带动天线转接座(12)运动，实现天线(3)绕天线支承转轴(5)进行俯仰运动；所述从动推动机构O)由螺母(15)、滚珠丝杠(18)，滚珠丝杠支撑座(16)，轴承(17)， 天线转接座(19)组成，滚珠丝杠(18)通过轴承(17)固定于滚珠丝杠支撑座(16)上，螺母 (15)通过天线转接座(19)将从动推动机构与天线连接；天线的俯仰运动通过天线转接座 (19)带动带动滚珠丝杠幅，将螺母的直线运动转化为丝杠的旋转运动，利用滚珠丝杠幅的摩擦力矩降低天线在振动冲击振幅，提高天线俯仰运动平稳度，实现雷达天线波束的稳定。
全文摘要
本发明为基于滚珠丝杠双推杆结构的雷达天线俯仰推动机构，属于机械传动技术领域，用于在机载平台上，驱动雷达天线进行俯仰机械扫描。本发明利用滚珠丝杠进行运动传递，采用双推杆结构，一套推动机构为主动推动机构，带动天线进行俯仰扫描；另一套推动机构为从动推动机构，由作俯仰运动的天线带动从动推动机构运动，利用滚珠丝杠幅的摩擦力矩，降低了机载振动冲击条件下的天线振幅，达到了稳定雷达天线波束的效果。本发明研制的样机，经过地面多次振动冲击试验，以及安装在国产“直-9”武装直升机上进行实战模拟飞行试验表明可完成雷达天线俯仰运动，并具有很好的天线波束的稳定效果，完全能够满足雷达在机载恶劣振动冲条件下的使用要求。
文档编号H01Q3/04GK102195133SQ201010586390
公开日2011年9月21日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者李栋, 王克军, 郝刚 申请人:中国人民解放军总参谋部陆航部军事代表局驻西安地区军事代表室, 中国兵器工业第二○六研究所