裝配圖超聲電機星型減速器傳動器的設計,裝配,超聲,電機,機電,減速器,傳動,設計 洛陽理工學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 系（部）：機械工程學院 2015 年 4月23日 （學生填表） 課題名稱 超聲電機行星減速器促動器的設計 學生姓名 駱開陽 專業(yè)班級 B110207 課題類型 工程設計 指導教師 楊奎民 職稱 課題來源 科研 1. 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 射電望遠鏡（radio telescope）是指觀測和研究來自天體的射電波的基本設備，可以測量天體射電的強度、頻譜及偏振等量。包括收集射電波的定向天線，放大射電信號的高靈敏度接收機，信息記錄﹑處理和顯示系統(tǒng)等。2012年10月28日，亞洲最大的全方位可轉(zhuǎn)動射電望遠鏡在上海天文臺正式落成。這臺射電望遠鏡的綜合性能排名亞洲第一、世界第四，能夠觀測100多億光年以外的天體，將參與我國探月工程及各項深空探測。射電望遠鏡是主要接收天體射電波段輻射的望遠鏡。射電望遠鏡的外形差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠鏡，有能夠全方位轉(zhuǎn)動的類似衛(wèi)星接收天線的射電望遠鏡，有射電望遠鏡陣列，還有金屬桿制成的射電望遠鏡。射電天文所研究的對象﹐有太陽那樣強的連續(xù)譜射電源﹐有輻射很強但極其遙遠因而角徑很小的類星體﹐有角徑和流量密度都很小的恒星﹐也有頻譜很窄﹑角徑很小的天體微波激射源等。為了檢測到所研究的射電源的信號﹐將它從鄰近背景源中分辨出來﹐并進而觀測其結(jié)構(gòu)細節(jié)﹐射電望遠鏡必須有足夠的靈敏度和分辨率。 靈敏度是指射電望遠鏡"最低可測"的能量值，這個值越低靈敏度越高。為提高靈敏度常用的辦法有降低接收機本身的固有噪聲，增大天線接收面積，延長觀測積分時間等。分辨率是指區(qū)分兩個彼此靠近射電源的能力，分辨率越高就能將越近的兩個射電源分開。那么，怎樣提高射電望遠鏡的分辨率呢？對單天線射電望遠鏡來說，天線的直徑越大分辨率越高。 分辨率指的是區(qū)分兩個彼此靠近的相同點源的能力﹐因為兩個點源角距須大于天線方向圖的半功率波束寬度時方可分辨﹐故宜將射電望遠鏡的分辨率規(guī)定為其主方向束的半功率寬。為電波的衍射所限﹐對簡單的射電望遠鏡﹐它由天線孔徑的物理尺寸D 和波長λ決定。 射電望遠鏡與光學望遠鏡不同，它既沒有高高豎起的望遠鏡鏡簡，也沒有物鏡，目鏡，它由天線和接收系統(tǒng)兩大部分組成。 1931年，在美國新澤西州的貝爾實驗室里，負責專門搜索和鑒別電話干擾信號的美國美國無線電工程師卡爾·央斯基(Karl Guthe Jansky)發(fā)現(xiàn)：有一種每隔 23小時56分04秒出現(xiàn)最大值的無線電干擾。 經(jīng)過仔細分析，他在1932年發(fā)表的文章中斷言：這是來自銀河系中射電輻射。由此，楊斯基開創(chuàng)了用射電波研究天體的新紀元。當時他使用的是長30.5米、高3.66米的旋轉(zhuǎn)天線陣，在14.6米波長取得了30度寬的 “扇形”方向束。此后，射電望遠鏡的歷史便是不斷提高分辨率和靈敏度。 自從楊斯基宣布接收到銀河系的射電信號后，美國人G·雷伯潛心試制射電望遠鏡，終于在1937年制造成功。這是一架在第二次世界大戰(zhàn)以前全世界獨一無二的拋物面型射電望遠鏡。它的拋物面天線直徑為9.45米，在1.87米波長取得了12度的 “鉛筆形”方向束，并測到了太陽以及其它一些天體發(fā)出的無線電波。因此，雷伯被稱為是拋物面型射電望遠鏡的首創(chuàng)者。 1946年﹐英國曼徹斯特大學開始建造直徑66.5米的固定拋物面射電望遠鏡﹐1955年建成當時世界上最大的76米直徑的可轉(zhuǎn)拋物面射電望遠鏡。與此同時﹐澳﹑美﹑蘇﹑法﹑荷等國也競相建造大小不同和形式各異的早期射電望遠鏡。除了一些直徑在10米以下﹑主要用于觀測太陽的設備外﹐還出現(xiàn)了一些直徑20～30米的拋物面望遠鏡﹐發(fā)展了早期的射電干涉儀和綜合孔徑射電望遠鏡。六十年代以來﹐相繼建成的有美國國立射電天文臺的42.7米﹑加拿大的45.8米﹑澳大利亞的64米全可轉(zhuǎn)拋物面﹑美國的直徑 305米固定球面﹑工作于厘米和分米波段的射電望遠鏡（見固定球面射電望遠鏡）以及一批直徑10米左右的毫米波射電望遠鏡。因為可轉(zhuǎn)拋物面天線造價昂貴﹐固定或半固定孔徑形狀（包括拋物面﹑球面﹑拋物柱面﹑拋物面截帶）的天線的技術(shù)得到發(fā)展﹐從而建成了更多的干涉儀和十字陣（見米爾斯十字）。 1962年 Ryle 發(fā)明了綜合孔徑射電望遠鏡并獲得了1974年諾貝爾物理學獎。 射電天文技術(shù)最初的起步和發(fā)展得益于二戰(zhàn)后大批退役雷達的"軍轉(zhuǎn)民用"。射電望遠鏡和雷達的工作方式不同，雷達是先發(fā)射無線電波再接收物體反射的回波，射電望遠鏡只是被動地接收天體發(fā)射的無線電波.。20世紀50、60年代，隨著射電技術(shù)的發(fā)展和提高，人們研究成功了射電干涉儀，甚長基線干涉儀，綜合孔徑望遠鏡等新型的射電望遠鏡射電干涉技術(shù)使人們能更有效地從噪音中提取有用的信號；甚長基線干涉儀通常是相距上千公里的。幾臺射電望遠鏡作干涉儀方式的觀測，極大地提高了分辨率。 六十年代末至七十年代初﹐不僅建成了一批技術(shù)上成熟﹑有很高靈敏度和分辨率的綜合孔徑射電望遠鏡﹐還發(fā)明了有極高分辨率的甚長基線干涉儀這種所謂現(xiàn)代射電望遠鏡。另一方面還在計算技術(shù)基礎(chǔ)上改進了經(jīng)典射電望遠鏡天線的設計﹐建成直徑100米的大型精密可跟蹤拋物面射電望遠鏡（德意志聯(lián)邦共和國波恩附近。 上世紀80年代以來，歐洲的VLBI網(wǎng)﹑美國的VLBA陣﹑日本的空間VLBI相繼投入使用，這是新一代射電望遠鏡的代表，它們的靈敏度﹑分辨率和觀測波段上都大大超過了以往的望遠鏡。其中，美國的超?；€陣列（VLBA）由10個拋物天線組成，橫跨從夏威夷到圣科洛伊克斯8000千米的距離，其精度是哈勃太空望遠鏡的500倍，是人眼的60萬倍。它所達到的分辨率相當讓一個人站在紐約看洛杉磯的報紙。這樣的精度是很多光學儀器都很難達到的，而射電望遠鏡只是通過電波信號的接受，就可以達到這種地步實在是令人嘆為觀止，這種先進的科技完全可以讓人類生活發(fā)生巨大的改變，我們我合理利用這種先進技術(shù)去為人類服務。 今天射電的分辨率高于其它波段幾千倍，能更清晰地揭示射電天體的內(nèi)核；綜合孔徑技術(shù)的研制成功使射電望遠鏡具備了方便的成像能力，綜合孔徑射電望遠鏡相當于工作在射電波段的照相機。為了更加清晰的接受到宇宙的信號，科學家們建議把射電望遠鏡搬到太空。 2015年02月10日，科學家正計劃從地球向宇宙發(fā)射信息，希望主動與太陽系其他生命取得聯(lián)系，獲取它們的信號。天文學家將通過射電望遠鏡把信號發(fā)射到數(shù)百個遙遠的星系，希望獲得開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。 這個計劃由加利福尼亞州“地外智能生物搜索研究所”科學家負責。他們認為這個計劃是人類太空探索的重要一步。如果計劃進展順利，距地球20光年的太空區(qū)域?qū)⑹盏竭@些信息。 巨大的天線是射電望遠鏡最顯著的標志，它的種類很多，有拋物面天線，球面天線，半波偶極子天線，螺旋天線等。最常用的是拋物面天線。天線對射電望遠鏡來說，就好比是它的眼睛，它的作用相當于光學望遠鏡中的物鏡。它要把微弱的宇宙無線電信號收集起來，然后通過一根特制的管子（波導）把收集到的信號傳送到接收機中去放大。接收系統(tǒng)的工作原理和普通收音機差不多，但它具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性。接收系統(tǒng)將信號放大，從噪音中分離出有用的信號，并傳給后端的計算機記錄下來。記錄的結(jié)果為許多彎曲的曲線，天文學家分析這些曲線，得到天體送來的各種宇宙信息。2012年3月，65米口徑可轉(zhuǎn)動射電天文望遠鏡工程在上海佘山腳下緊張施工，這將是亞洲最大的該類型射電望遠鏡，總體性能在國際上處于第四位。據(jù)介紹，這臺望遠鏡屬于中國科學院和上海市政府重大合作項目，已于2012年10月28日在滬啟動。據(jù)了解，這臺65米的射電望遠鏡是中國科學院和上海市人民政府于2008年10月底聯(lián)合立項的重大合作項目。其接收范圍覆蓋8個波段，總體性能列全球第四。這臺65米的射電天文望遠鏡如同一只靈敏的耳朵，能仔細辨別來自宇宙的射電信號。它覆蓋了從最長21厘米到最短7毫米的8個接收波段，涵蓋了開展射電天文觀測的厘米波波段和長毫米波波段，是中國目前口徑最大、波段最全的一臺全方位可動的高性能的射電望遠鏡，總體性能僅次于美國的110米射電望遠鏡、德國的100米射電望遠鏡和意大利的64米射電望遠鏡。 望遠鏡采用的修正型卡塞格倫天線能在方位和俯仰兩個方向轉(zhuǎn)動，下方軌道上有6組共12個輪子驅(qū)動天線的方位轉(zhuǎn)動，上方的俯仰大齒輪控制天線的俯仰運動，這使得望遠鏡可以以高精度指向需要觀測的天體和航天器，其最高指向精度優(yōu)于3角秒。 望遠鏡的主反射面面積為3780平方米（相當于9個標準籃球場），由14圈共1008塊高精度實面板拼裝成，每塊面板單元精度達到0.1毫米，代表了國內(nèi)大尺度高精度面板設計與制造技術(shù)的最高水平。 主反射面的安裝則采用了國內(nèi)首創(chuàng)的主動面技術(shù)，在面板與天線背架結(jié)構(gòu)的連接處安裝有1104臺高精度促動器，用以補償跟蹤觀測時重力引起的反射面變形，提高高頻觀測的天線接收效率。促動器的單位精度可達15微米，即一根頭發(fā)絲直徑的一半左右。根據(jù)天線總體結(jié)構(gòu)的不同，射電望遠鏡按設計要求可以分為連續(xù)和非連續(xù)孔徑射電望遠鏡兩大類。按機械裝置和驅(qū)動方式，連續(xù)孔徑射電望遠鏡（它通常又是非連續(xù)孔徑的基本單元）還可分為三種類型。 主要天線反射面固定，一般用移動饋源（又稱照明器）或改變饋源相位的方法。 望遠鏡坐落的軌道由無縫焊接技術(shù)全焊接而成。這是國內(nèi)首次采用全軌道焊接技術(shù)，解決了軌道焊接變形等多項技術(shù)難題。 本次研究課題主要是針對射電望遠鏡中單盤拋物面天線的經(jīng)典射電望遠鏡的的主反射面的拋物面的微調(diào)而準備的。主要的目的就是能夠快速、準確的調(diào)整射電望遠鏡以達到清楚接受到遠距離的宇宙信號，為我國的天文事業(yè)做出一絲微不足道，但是又是必不可少的貢獻。不積跬步，無以至千里。本次的研究課題就是射電望遠鏡的小小基礎(chǔ)，但是也是保證射電望遠鏡正常，準確運行的重要保證。 而且我在這個課題中主要致力于研究射電望遠鏡的支架的電機系統(tǒng)，，尤其涉及大型射電望遠鏡主反射面主動調(diào)整系統(tǒng)中使用的專用電動執(zhí)行器，屬電動執(zhí)行器技術(shù)領(lǐng)域。我采用的超聲電機星型減速器傳動器。超聲電機的雛形最早由前蘇聯(lián)在60年代初提出。1973年，美國IBM公司的H.V Barth博士、前蘇聯(lián)的V.H.Lavrinenko等人研制出原理性的超聲電機。80年代，日本許多科學工作者致力將美國和蘇聯(lián)的原理性樣機開發(fā)成使用的超聲電機，并于90年代初投入到商業(yè)應用。至今，日本、美國、俄羅斯、德國競相研制各種類型和用途的超聲電機。 超聲電機與傳統(tǒng)電機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、小型輕量、響應速度快，噪聲低、低速大轉(zhuǎn)矩、控制特點好、斷電自鎖、不受磁場干擾，運動準確等優(yōu)點，另外還具有耐低溫、真空等適應太空環(huán)境的特點。首先由于質(zhì)量輕，低速且大轉(zhuǎn)矩從而不需要附加齒輪等變速結(jié)構(gòu)，避免了使用齒輪變速而產(chǎn)生的震動、沖擊與噪聲、低效率、難控制等一系列問題；其次它突破了傳統(tǒng)電機的概念，沒有電磁繞組和磁路，不用電磁相互作用來轉(zhuǎn)換能力，而是利用壓電陶瓷的逆壓電效應、超聲振動和摩擦耦合來轉(zhuǎn)換能量。從而實現(xiàn)了安靜、污染??；定位精度高；不受電磁干擾等優(yōu)點。可以說超聲電機技術(shù)處于世界上最新高科技之一。 采用超聲電機是把最先進的科學技術(shù)用來服務科研，既可以使超聲電機這種比較前沿的電機更快的投入的到民生、科研等等領(lǐng)域，又可以讓射電望遠鏡的支架的傳動系統(tǒng)更加簡單、方便、降低成本。為天文望遠鏡事業(yè)做出一絲小小的貢獻，還可以提高我們這些應屆畢業(yè)生的設計能力，鞏固我們大學生涯中所學到的知識，一舉多得。 2. 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 1、 研究射電望遠鏡的的支架結(jié)構(gòu) 2、 確定超聲電機的主要參數(shù)規(guī)格 3、 整個支架的傳動系統(tǒng)的受力分析 4、 整個系統(tǒng)中主要零件的設計計算，并繪出零件圖紙 5、 箱體的結(jié)構(gòu)設計 6、 翻譯本專業(yè)英文一篇 3. 研究步驟、方法及措施 1、根據(jù)課題內(nèi)容，查看有關(guān)書籍，認真了解和掌握射電望遠鏡支架的加工特點及加工能力范圍，重點了解超聲電機在射電望遠鏡支架中的地位及變速原理。 2、通過分析論證，結(jié)合實踐進行總體方案設計。包括確定支架箱體結(jié)構(gòu)形式，制訂變速的各傳動軸和主動軸的總體布局形式及一些主要零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 3、根據(jù)合理性的要求不斷反復的進行修改，以達到最終的設計要求和目的。 爭取使設計做的全面，正確。 4. 研究工作進度 第3周 ~ 第 5周 查閱資料，撰寫開題報告 第 6周 ~ 第11周 進行結(jié)構(gòu)分析，確定設計方案；對傳動系統(tǒng)進行設計、計算，并對重要零部件進行安全與疲勞校核，最后繪制傳動器零件圖及裝配圖。 第12周 ~ 第14周 完善設計，審查圖紙，翻譯外文文獻，寫設計說明書(論文)，寫中文摘要并翻譯。 第15周 畢業(yè)設計論文定稿，打印。 第16～17周： 答辯。 5. 參考文獻 【1】 機械設計課程設計 于惠力等 科學出版社，2007? 【2】 機械設計課程設計 楊光等 高等教育出版社 2010 【3】 簡明機械設計手冊 宋寶玉等 哈爾濱工業(yè)大學出版社2008? 【4】 機械設計手冊．第3卷：機械零部件設計(軸系、支承與其他),?機械工業(yè)出版社，2010 【5】 機械設計手冊：單行本．減速器和變速器 機械設計手冊編委會[編]?機械工業(yè)出版社，2007 【6】 機械設計課程設計圖冊 向敬忠等 化學工業(yè)出版社 2009? 【7】 機械設計課程設計手冊 張龍 國防工業(yè)出版社，2006 【8】 機械原理 （第六版）孫桓主編，北京：高等教育出版社， 2001 【9】 滾珠絲杠副及自鎖裝置 饒振綱等 國防工業(yè)出版社，1990 【10】 滾珠螺旋傳動設計基礎(chǔ) 程光仁等 機械工業(yè)出版社，1987 【11】 諧波齒輪傳動的理論和設計 沈允文等 機械工業(yè)出版社，1985 【12】 機械設計基礎(chǔ)課程設計 王昆等 高等教育出版社，2013 【13】 SolidWorks機械設計教程2012，詹迪維 機械工業(yè)出版社，2012 【14】 機械設計第九版 蒲良貴等 高等教育出版社，2013 【15】 AutoCAD2007中文版基礎(chǔ)教程 孫小撈等 化學工業(yè)出版社，2012 【16】 機械精度規(guī)范學(第二版) 何永熹等 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