机械系统设计课程大作业I 《机械系统设计》 课程大作业—I 双轴转台的功能原理设计 院 （系） 专 业 学 生 学 号 班 号 2009年6月 1 双轴转台的功能功能原理设计的目的 功能原理设计是机械系统设计的最初环节，主要是针对产品的主要功能提出一些原理性构思，也就是针对产品的功能进行原理性设计！ 针对某一产品的主要功能，设计人员在进行了大量相关资料查阅之后，应设计出几种不同的功能原理
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来，以便从中选出较理想的一个为下一步总体设计奠定基础。针对产品主要功能而进行的功能原理设计这一步，在整个设计中是非常重要的一环。一个好的功能原理设计应既有创新构思，同时又能满足用户的需求。 因此，在培养学生的机械系统设计能力时，不仅要注重机构和结构设计的培养和训练，而且更应注重功能原理设计的培养和训练。由于功能原理设计有其自身的特点和工作内容，因此，本大作业将主要针对功能原理设计进行。 2转台功能原理设计的目的 转台是一种重要的地面测试设备，用于惯性导航系统和惯性元件检定、标定，以及模拟飞行器姿态运动。根据用途可分为仿真转台和惯性测试转台，惯性测试转台，侧重静态或稳态性能，主要用于惯性导航系统和惯性元件如陀螺、加速度计的性能检测和标定。仿真转台，侧重动态性能，仿真转台一般用于武器平台或运动载体的运动状态模拟,。 转台按照不同的分类
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有多种类型：（1）立式转台和卧式转台，如图1所示；（2）单轴转台、双轴转台、三轴转台以及多轴转台，如图2所示；（3）电动转台和液压转台，如图3所示。 （a）立式转台 （b）卧式转台 图1 立式与卧式转台 （a）单轴台 （b）双轴台 （c）三轴台 （d）多轴台 图2 不同轴数的转台 （a）电动转台 （b）液压转台 图3 电动与液压转台 3 设计数据与要求 根据以下设计数据，进行转台的功能原理设计。 承载能力：40Kg 负载最大尺寸：Ф230×800mm 负载安装盘尺寸：Ф200mm 负载重心到负载安装盘距离：200mm 方位轴要求：转角范围：±90° 角位置定位精度：±2' 角位置测量重复性：±1" 角速度范围：0.01°/s～20°/s 俯仰轴要求：转角范围：-30°～+40° 角位置定位精度：±2' 角位置测量重复性：±1" 角速度范围：0.01°/s～20°/s 4转台功能原理设计的过程 功能原理方案设计的任务是：针对某一确定的功能要求，去寻求一些物理效应并借助某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理来；或者说，功能原理设计的主要工作内容是：构思能实现功能目标的新的解法原理。这一步设计工作的重点应放在尽可能多地提出创新构思上，从而使思维尽量“发散”，以力求提出较多的解法供比较和优选。此时，对构件的具体结构、材料和制造工艺等则不一定要有成熟的考虑，故只需用简图或示意图的形式来表达所构思的内容。 5 转台功能原理设计的要求 1) 用黑箱法寻找总功能的转换关系，给出双轴转台的黑箱图； 2) 对总功能进行分解，绘制“技术过程
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图”和“总功能分解图”； 3) 建立双轴转台的“功能结构图” 4) 寻找原理解法和原理解组合。 6 设计参考资料 教材中第二章机械系统总体设计中“露天矿开采挖掘机的原理方案设计” 7 作业成绩及其与本门课程总成绩的关系 满分5分，记入100分的总课程成绩。 《机械系统设计》 课程大作业—II 单轴转台执行系统设计 院 （系） 专 业 学 生 学 号 班 号 2009年6月 1大作业的目的 在《机械系统设计》课程大作业I中，同学们已经进行了双轴转台的功能原理设计，得出了多种满足设计要求的功能原理解，大作业II的主要目的： 1) 针对某单轴转台的设计指标，结合转台功能原理设计的结果，完成单轴转台的执行系统的设计，更好地掌握执行轴机构的设计方法； 2) 熟练掌握执行轴组件的设计、计算与校核的过程。 3) 将前期机械原理、机械设计等课程学到的相关知识，应用到单轴转台的执行机构设计中。 2 设计指标 （1）大载荷圆盘类端面安装形式立式单轴转台结构设计 承载能力：35kg 被测件最大尺寸：Ф350×300mm 台面尺寸：Ф350mm 台面跳动量：0.03mm 转角范围：连续转动 角位置测量精度：±5" 角位置测量重复性：±3" 角速度范围：0.001°/s～400°/s 最大角加速度：3000°/s2 导电滑环：70道3A 频带宽：10Hz （2）大载荷台面支架横装形式立式单轴转台结构设计 承载能力：40 kg 被测件最大尺寸：Ф300×600mm 转角范围：±120° 角位置测量精度：±5" 角位置测量重复性：±3" 角速度范围：0.001°/s～150°/s 最大角加速度：1500°/s2 频带宽：8Hz （3）大载荷台面支架形式卧式单轴转台结构设计 承载能力：120 kg 被测件最大尺寸：Ф300×600mm 转角范围：±90° 角位置测量精度：±3' 角位置测量重复性：±1' 角速度范围：15°/s 频带宽：8Hz （4）大载荷角型支架平装形式卧式单轴转台结构设计 承载能力：120 kg 被测件最大尺寸：Ф300×600mm 转角范围：±90° 角位置测量精度：±3' 角位置测量重复性：±1' 角速度范围：15°/s 频带宽：8Hz （5）大载荷角型支架纵装形式卧式单轴转台结构设计 承载能力：120 kg 被测件最大尺寸：Ф300×600mm 转角范围：±90° 角位置测量精度：±3' 角位置测量重复性：±1' 角速度范围：15°/s 频带宽：8Hz 以上为5种不同功能的单轴转台，从中任选择一种完成设计。 3 设计要求 1） 完成单轴转台执行轴机构的结构方案设计； 2） 完成执行轴的结构设计； 3） 完成轴承的选择与计算； 4） 完成执行轴的刚度校核。 4 参考用图 图2-1 单轴转台轴系结构 6 作业成绩及其与本门课程总成绩的关系 满分5分，记入100分的总课程成绩。
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