一种基于精密柔索传动的天线座架的制作方法

1.本发明涉及到天线技术领域，特别涉及一种基于精密柔索传动的天线座架。


背景技术：

2.精密柔索传动通常以航空用不锈钢钢丝绳为传力介质，基于挠性传动原理，通过钢丝绳与绳轮之间的静摩擦力实现力和运动的传递。钢丝绳通过适当的预紧后可大幅降低传动空回，传动精度可达10μrad以上，具有传动精度高、摩擦损耗小、无需润滑、几乎没有传动空回的特点。近些年，精密柔索传动受到了越来越多的关注，已成为提升新一代高精度、轻量化精密伺服机构性能的重要途径。
3.目前车载天线系统主要以齿轮传动为主。齿轮传动作为一种经典的传动方式有许多优点：传动平稳、承载力高、结构紧凑等，然而不可避免地，齿轮啮合时需要保留一定的齿侧间隙，这将引起传动回差，影响天线的指向精度。随着通信行业向高频段、窄波束方向发展，该领域对天线传动精度的要求越来越高，因此亟需寻求一种新的传动方式，来满足通讯领域未来发展的需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种基于精密柔索传动的天线座架。该天线座架与现有技术相比传动回差更低，指向精度和抗风性能更加优良。
5.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
6.一种基于精密柔索传动的天线座架，包括方位旋转盘和位于方位旋转盘上的俯仰结构；所述俯仰结构包括均固定于方位转盘上表面的俯仰驱动装置和俯仰夹板；所述俯仰结构还包括俯仰主动轮和俯仰从动轮；所述俯仰主动轮和俯仰从动轮均通过对应的转动轴约束于俯仰夹板之间；所述俯仰驱动装置的输出轴与俯仰主动轮连接，俯仰主动轮和俯仰从动轮之间通过绕在两者上的俯仰钢丝绳驱动。
7.进一步的，延伸至俯仰夹板外的俯仰从动轮的转动轴上设有第一码盘。
8.进一步的，所述俯仰驱动装置包括俯仰电机和俯仰减速器；所述俯仰减速器为蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器上设有用于手动转动俯仰的尾轴。
9.进一步的，所述俯仰结构包括第一俯仰组和第二俯仰组，第一俯仰组和第二俯仰组均包括俯仰主动轮、俯仰从动轮和俯仰夹板；所述俯仰驱动装置的输出轴分别驱动第一俯仰组和第二俯仰组的俯仰主动轮。
10.进一步的，所述第一俯仰组和第二俯仰组分别位于俯仰驱动装置的两侧，且两者的俯仰从动轮上均设有用于安装天线反射面的安装支架。
11.进一步的，所述方位转盘的下方设有方位主动轮和方位从动轮；所述方位从动轮与方位转盘轴承连接，且两者的中轴线重合；所述方位转盘的上表面还固设有驱动装置，驱动装置的输出轴穿过方位转盘上的驱动孔与位于方位转盘下方的方位主动轮连接。
12.进一步的，所述方位转盘的底部固设有支撑环，且方位主动轮位于支撑环内；支撑
环底部和方位主动轮底部轴承连接；支撑环、方位主动轮和方位从动轮均位于同一水平面，所述方位主动轮和方位从动轮之间通过绕在两者上的方位钢丝绳驱动；所述支撑环上设有供方位钢丝绳穿过的开孔。
13.进一步的，所述驱动装置包括方位电机和与方位电机连接的方位减速器；所述方位减速器的顶部设有方位同步结构，其中方位同步结构包括丝杠、丝母和安装架；所述方位减速器的第一输出轴与方位主动轮连接，第二输出轴与丝杠一端连接，且丝杠的另一端连接有第二码盘；所述安装支架固定于方位减速器的顶部，丝杠位于安装支架内，且安装支架的侧壁设有竖直滑道；螺纹连接在丝杠上的丝母沿所述竖直滑道运动；在安装支架上，竖直滑道的顶端和底端分别固定有上限接近开关和下限接近开关；上限接近开关和下限接近开关均与方位电机连接。
14.进一步的，绕在俯仰主动轮和俯仰从动轮之间的俯仰钢丝绳通过位于俯仰从动轮上的俯仰预紧结构固定；绕在方位主动轮和方位从动轮之间的方位钢丝绳通过位于方位从动轮上的方位预紧结构固定；所述方位预紧结构和俯仰预紧结构均包括预紧螺栓、预紧螺母、碟形弹簧组和预紧基座；所述预紧基座位于从动轮的钢丝绳所在平面上；预紧基座的其中一相对两边沿的位置上均设有嵌槽，两边沿上的嵌槽一一对应分别构成嵌槽组；
15.在同一嵌槽组的其中一嵌槽内设有预紧螺栓，预紧螺栓的头部在嵌槽内有滑移的自由度；所述碟形弹簧套装在预紧螺栓上，且其底部压在嵌槽的侧壁，其顶部安装有所述预紧螺母；每根钢丝绳均绕过主动轮，钢丝绳的其中一端固定在预紧螺栓的头部，另一端直接固定同一嵌槽组的另一嵌槽内；预紧螺栓的头部设有凹槽，所述钢丝绳的端部设有与凹槽配合的凸起。
16.进一步的，所述方位钢丝绳和俯仰钢丝绳均通过8字型缠绕法连接主动轮和从动轮；所述方位从动轮的预紧基座位于方位从动轮的内侧，方位钢丝绳末端穿过方位从动轮上绳孔固定于方位从动轮的预紧基座上。
17.本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
18.1.本发明的方位和俯仰传动链末级均采用精密柔索传动方式，精密柔索传动的高刚度和低空回特性可以保证天线系统快速响应，提高天线的指向精度。
19.2.本发明的天线在工作中承受风载荷时可稳定的指向目标不晃动，具有很强的抗风性能。
20.3.本发明的精密柔索传动无需润滑，因此对温度不敏感，可增强天线座架的环境适应性。
21.4.本发明的结构简单，易于加工、安装、维护，成本低。
附图说明
22.图1：是本发明的整体结构示意图；
23.图2：是本发明的第一俯仰组合示意图；
24.图3：是本发明的方位组合示意图；
25.图4：是本发明的方位同步机构示意图；
26.图5：是本发明的预紧装置示意图；
27.图中：第一俯仰组合1、第二俯仰组合2、方位组合3、俯仰减速器4、俯仰电机5、俯仰
主动轮6、俯仰从动轮7、钢丝绳8、支架9、预紧装置10、天线面安装支架11、码盘12、预紧基座13、方位主动轮14、方位从动轮15、支撑装置16、方位转盘17、方位电机18、方位减速器19、方位同步机构20、转盘轴承21、安装架22、转轴23、滑块24、接近开关支架25、接近开关26、预紧螺栓27、预紧螺母28、碟形弹簧组29、垫圈30、钢丝绳端头31。
具体实施方式
28.下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.一种基于精密柔索传动的天线座架主要包括第一俯仰组合1、第二俯仰组合2、方位组合3三部分，所述的第一俯仰组合1和第二俯仰组合2置于方位组合3的上方，且分布于方位组合3的两侧，穿过方位组合3中的方位转盘，下移了一定的距离，可有效降低天线的收藏高度，所述的第一俯仰组合1和第二俯仰组合2由俯仰电机5经过俯仰减速器4的左右两输出端同步驱动，实现俯仰的转动，所述的方位组合3同样由电机经过减速器驱动，实现方位的转动，所述的第一俯仰组合1、第二俯仰组合2和方位组合3的传动链末级均采用精密柔索传动，可有效提升天线的指向精度和抗风性能。
31.进一步地，所述的第一俯仰组合1和第二俯仰组合2均包括：俯仰主动轮、俯仰从动轮、钢丝绳、支架、预紧装置、天线面安装支架和预紧基座等。
32.所述的俯仰主动轮和俯仰从动轮分别通过轴承安装于两个支架上，所述的天线面安装支架通过螺钉固定在俯仰从动轮两侧，所述的俯仰从动轮上部为平台结构，用于安装所述的预紧基座，所述的预紧基座内安装有所述的预紧装置。
33.所述的第一俯仰组合1和第二俯仰组合2各设置8根钢丝绳，传动平稳，所述的钢丝绳均以“8”字型缠绕在所述的俯仰主动轮和俯仰从动轮上，其中俯仰主动轮上缠绕三圈，包角接近6πrad，俯仰从动轮上缠绕接近一圈。
34.所述的俯仰减速器采用涡轮蜗杆减速器，具有自锁功能，涡轮蜗杆减速器设置有尾轴，可手动转动俯仰。
35.进一步地，所述的方位组合3包括：方位主动轮、方位从动轮、支撑装置、方位转盘、方位电机、方位减速器、方位同步机构、转盘轴承、钢丝绳、预紧装置、码盘和预紧基座。
36.所述的方位转盘通过所述的转盘轴承安装于所述的方位从动轮上。所述的支撑装置通过螺钉固接于所述的方位转盘下方，所述的方位主动轮下端通过轴承安装在所述的支撑装置下端，所述的方位主动轮上端通过键与所述的方位减速器的输出端连接。
37.所述的方位转盘轴承设置为四点接触轴承。
38.所述的预紧基座安装于所述的方位主动轮内侧，可以避免方位转动范围超过360
°
时所述的方位从动轮与所述的预紧基座干涉。
39.所述的方位组合3采用4根钢丝绳进行传动，所述的钢丝绳以“8”字型缠绕在所述的方位主动轮和方位从动轮上，其中方位主动轮上缠绕两圈，包角接近4πrad，方位从动轮上缠绕角度设置为540
°
，方位的转动范围为
–
200
°
～+200
°
。
40.所述的方位减速器采用涡轮蜗杆减速器，具有自锁功能，涡轮蜗杆减速器设置有
尾轴，可手动转动方位。
41.进一步地，所述的方位同步机构包括：安装架、转轴、滑块、接近开关支关、架接近开和码盘。
42.所述的方位同步机构通过螺钉安装于所述的方位减速器外壳，所述的转轴通过键与所述的方位减速器输出端相连。
43.所述的转轴上和所述的滑块内孔均加工有螺纹，所述的滑块可通过旋转在所述的转轴上移动。
44.所述的方位同步机构的工作原理为：所述的方位减速器带动所述的转轴转动，进而可引起所述的滑块上下移动，当所述的滑块与所述的接近开关距离接近时，方位停止转动。
45.进一步地，所述的预紧装置包括：预紧螺栓、预紧螺母、碟形弹簧组、垫圈和预紧基座。
46.所述的钢丝绳从所述的预紧基座的一端出发，绕过主动轮、从动轮，固定在所述的预紧螺栓的槽内，拧紧所述的预紧螺母，进而压缩所述的碟形弹簧组可实现对钢丝绳预紧。
47.如图1所示的本发明一种基于精密柔索传动的天线座架，它包括第一俯仰组合1、第二俯仰组合2、方位组合3、俯仰减速器4、俯仰电机5、俯仰主动轮6、俯仰从动轮7、钢丝绳8、支架9、预紧装置10、天线面安装支架11、码盘12、预紧基座13、方位主动轮14、方位从动轮15、支撑装置16、方位转盘17、方位电机18、方位减速器19、方位同步机构20、转盘轴承21、安装架22、转轴23、滑块24、接近开关支架25、接近开关26、预紧螺栓27、预紧螺母28、碟形弹簧组29、垫圈30、钢丝绳端头31。
48.具体的，如图1所示，第一俯仰组合1和第二俯仰组合2置于方位组合3的上方，且分布于方位组合3的两侧，穿过方位组合3中的方位转盘，下移了一定的距离，可有效降低天线的收藏高度。第一俯仰组合1和第二俯仰组合2由俯仰电机5经过俯仰减速器4的左右两输出端同步驱动，实现俯仰的转动。俯仰减速器4与两个俯仰主动轮6通过夹壳联轴器刚性连接。方位组合3由方位电机18驱动方位减速器19驱动，实现方位的转动。所述的第一俯仰组合1、第二俯仰组合2和方位组合3的传动链末级均采用精密柔索传动，可有效提升天线的指向精度和抗风性能。
49.如图2所示，第一俯仰组合1和第二俯仰组合2均包括：俯仰主动轮6、俯仰从动轮7、钢丝绳8、支架9、预紧装置10、天线面安装支架11和预紧基座13等。俯仰主动轮6和俯仰从动轮7分别通过轴承安装于两个支架9上，天线面安装支架11通过螺钉固定在俯仰从动轮7两侧，俯仰从动轮7上部为平台结构，用于安装预紧基座13，预紧基座13内安装有预紧装置10。第一俯仰组合1和第二俯仰组合2各设置8根钢丝绳，传动平稳。俯仰用钢丝绳均以“8”字型缠绕在俯仰主动轮6和俯仰从动轮7上，其中俯仰主动轮6上缠绕三圈，包角接近6πrad，俯仰从动轮7上缠绕接近一圈。采用大包角的原因是为了增大钢丝绳与绳轮之间的摩擦力，避免出现打滑。俯仰减速器4采用涡轮蜗杆减速器，具有自锁功能，该涡轮蜗杆减速器设置有尾轴，可手动转动俯仰。此外如图2所示，第一俯仰组合1中与俯仰从动轮7连接有码盘12，用于测量俯仰转动角度，第二俯仰组合2同一位置安装有限位装置，用于限制俯仰的转动范围。
50.如图3所示，方位组合3包括：方位主动轮14、方位从动轮15、支撑装置16、方位转盘17、方位电机18、方位减速器19、方位同步机构20、转盘轴承21、钢丝绳8、预紧装置10、码盘
12和预紧基座13。方位转盘17通过转盘轴承21安装于方位从动轮15上，方位转盘轴承21采用四点接触轴承。支撑装置16通过螺钉固接于方位转盘17下，方位主动轮14的下端通过轴承安装在支撑装置16的下端，方位主动轮14的上端通过键与方位减速器19的输出端连接。支撑装置16采用大刚度结构件，这样做的目的是为了避免方位主动轮14呈现悬臂状态，从而减小方位主动轮14的变形。为了避免方位转动范围超过360
°
时方位主动轮14与预紧基座13干涉，预紧基座13安装于方位从动轮15的内侧。方位组合3采用4根钢丝绳进行传动，钢丝绳以“8”字型缠绕在方位主动轮14和方位从动轮15上，其中方位主动轮14上缠绕两圈，包角接近4πrad，方位从动轮15上缠绕角度设置为540
°
，方位的转动范围为
–
200
°
～+200
°
。方位减速器19同样采用涡轮蜗杆减速器，具有自锁功能，涡轮蜗杆减速器设置有尾轴，可手动转动方位。
51.方位同步机构20用于测量方位转动角度，并且限制方位转动范围。如图4所示，方位同步机构20包括：安装架22、转轴23、滑块24、接近开关支架25、接近开关26和码盘12。方位同步机构20通过螺钉安装于方位减速器19的外壳上，转轴23通过键与方位减速器19的输出端相连。转轴23上和滑块24内孔均加工有螺纹，滑块24可通过旋转在转轴23上移动。方位同步机构20的工作原理为：方位减速器19带动转轴23转动，进而可引起滑块24上下移动，当滑块24与接近开关26距离接近时，方位停止转动。
52.钢丝绳只有经过适当的预紧后才能有效地传递力和运动。该天线座架采用的预紧装置10如图5所示，由预紧螺栓27、预紧螺母28、碟形弹簧组29、垫圈30和预紧基座13组成。钢丝绳8从预紧基座13的一端出发，绕过主动轮、从动轮，固定在预紧螺栓27的槽内，拧紧预紧螺母28，进而压缩碟形弹簧组29实现对钢丝绳8的预紧。
53.上述内容仅为本发明的一个实施例，并不用于限制本发明。