一新型机电限位机构的仿真分析

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1、一新型机电限位机构的仿真分析

2、第1...大型光电跟踪测量设备在现代化靶场中是获取外弹道数据和飞行状态的最基本的测量手段之一，主要是采用地平式两轴结构跟踪架，水平轴和镜筒安装在垂直轴上，通过水平轴和垂直轴的转动来实现0-80°。半球面范围的目标跟踪和轨迹测量。传统的光电跟踪测量设备中，为保护镜筒，水平轴安装有液压限位机构，而垂直轴可以连续旋转，没有限位机构。在某一大型光电跟踪测量设备中，根据系统的使用要求，为了保护信号电缆导线不被破坏，研制了一机电式限位机构，此限位机构能够实现垂直轴系第一次能够通

3、过回转零点，而第二次被限位，实现了700°.的转动范围内垂直轴系的自由旋转。限位机构的安装位置和性能要求决定了其结构比较复杂，尽管设计人员在设计中已经过仔细的分析和反复推敲，但对于机构工作的可靠性，设计、加工装调带来的误差大小以及是否会出现设计阶段来预料到的问题等仍然没有十分把握，另外限位过程中碰撞对相关零件的影响也是无法估测的，接传统方法只有等样机试制出来，通过破坏性实验来获得。若利用CAD/CAE软件对该限位机构进行运动仿真和有限元分析，检查限位过程中限位机构中零件间的干涉情况，观察相关零件

4、和机构关键部位的变形和应力图，就可以使设计人员在设备加工前对机构中潜在的问题进行改进和优化。1限位机构的结构和工作原理限位机构主要有移动座、缓冲弹簧、滑动撞块、V形挡块、固定座、挡块定位组件等组成，如图1示。移动座安装在转台上，大小弹簧安装在移动座的两个移动撞块之间，随转台一起转动，固定座和V形挡块固定在基座上;垂直输系可以通过限位零点(第一次)，V形挡块的右挡角翘起;当垂直输系旋转第二周到达限位零点时与V型挡块碰撞，进行限位，垂直轴系最大可以连续旋转700°。机构的设计主要是对缓冲弹簧和V型挡

5、块的设计，机构具体工作原理和设计理念，限于篇幅，将在另外的文章中做详细介绍。2限位机构的运动仿真根据机构的设计图纸利用UG中[Modeling]模块进行建模，利用[Assembly]模块根据零件间的位置关系进行装配，限位机构的三维模型如图2示。利用UG进行运动仿真主要有两种途径叫:(1)直接利用UG的机构运动模块[Mechanism]对机构进行运动仿真。(2)通过修改装配(或零件)参数或重新定位零件进行运动仿真。在这个运动仿真中，移动组件随转台一起转动，转台内部的结构比较复杂，利用第一种方法进行

6、运动仿真，会使仿真变的比较烦琐，并且主要考虑的是V型挡块和移动组件间在限位过程的相互位置关系，要观察他们之间的子涉情况，因此利用第二种方法通过修改装配参数来进行运动仿真。在这个运动仿真中，修改滑动撞块和V型挡块之间的距离，重新定位滑动撞块来进行运动仿真。通过运动仿真主要发现有以下几个问题:(1)在限位过程中，滑动撞块与V型挡块要进行碰撞，碰撞时他们之间的相互位置图如图3示。从图中可以看出碰撞时撞偏了，对于大型光电设备，转动惯量很大，这样碰撞不但不能进行缓冲限位，还会对限位机构造成破坏;(2)在垂

7、直轴第一次通过限位零点和第二次缓冲限位过程中，V型挡块要与移动座发生严重的干涉;(3)在转动过程中，固定座外面的护盖要与转台发生干涉。通过对以上运动仿真中出现的问题进行分析，(1)，(2)两点主要是由V型挡块的位置与滑动撞块不协调引起的，只要适当的沿基座的径向向外移动V型挡块使之达到滑动撞块的位置，就能解决这两个问题。因此在固定座和基座之间添加了一个10mm厚的弧形垫板，此时进行运动仿真，除了V型挡块和移动座内壁有轻微的干涉外，其他部位都能顺利通过。这样即使在实际加工装配后由于误差引起干涉，可以

8、调节V型挡块两边的两个2mm厚的垫圈，并且可以对V型挡块发生干涉部分进行轻微的手工修磨。固定座外安装的护盖主要是保护挡快和美观的作用，只要减小其上边极面的伸出尺寸，问题(3)就能解决。...大型光电跟踪测量设备在现代化靶场中是获取外弹道数据和飞行状态的最基本的测量手段之一，主要是采用地平式两轴结构跟踪架，水平轴和镜筒安装在垂直轴上，通过水平轴和垂直轴的转动来实现0-80°。半球面范围的目标跟踪和轨迹测量。传统的光电跟踪测量设备中，为保护镜筒，水平轴安装有液压限位机构，而垂直轴可以连续旋转，没有限

9、位机构。在某一大型光电跟踪测量设备中，根据系统的使用要求，为了保护信号电缆导线不被破坏，研制了一机电式限位机构，此限位机构能够实现垂直轴系第一次能够通过回转零点，而第二次被限位，实现了700°.的转动范围内垂直轴系的自由旋转。限位机构的安装位置和性能要求决定了其结构比较复杂，尽管设计人员在设计中已经过仔细的分析和反复推敲，但对于机构工作的可靠性，设计、加工装调带来的误差大小以及是否会出现设计阶段来预料到的问题等仍然没有十分把握，另外限位过程中碰撞对相关零件的影响也是无法估测的，接传统方法只有等样