彈道相機(jī)跟蹤架模態(tài)分析

摘要： 為滿足彈道相機(jī)小型化、高剛度和高精度的測(cè)量要求，對(duì)彈道相機(jī)跟蹤架模態(tài)做了有限元分析。文中介紹了該設(shè)備的光機(jī)結(jié)構(gòu)組成，采用UG軟件對(duì)跟蹤架進(jìn)行了在自由狀態(tài)下和約束狀態(tài)下的模態(tài)進(jìn)行了有限元分析。分析結(jié)果表明：該跟蹤架諧振頻率可以滿足使用要求。

關(guān)鍵詞：彈道相機(jī)；跟蹤架；有限元分析；諧振頻率

中圖分類號(hào)：O315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1 引言

彈道相機(jī)是集現(xiàn)代光學(xué)、精密機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)等最新技術(shù)集成的光學(xué)測(cè)量?jī)x器，在國(guó)防領(lǐng)域有著非常好的發(fā)展前途，對(duì)彈道相機(jī)的技術(shù)指標(biāo)、研制周期、重量和體積提出很高的要求[1-2]，為了滿足上述要求，彈道相機(jī)的每一部分必須經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)。

彈道相機(jī)光機(jī)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分之一是跟蹤架，它對(duì)彈道相機(jī)的測(cè)量精度起著非常關(guān)鍵的作用。本文根據(jù)彈道相機(jī)跟蹤架的特點(diǎn)做了有限元分析，分別在自由狀態(tài)和約束狀態(tài)下分析計(jì)算了跟蹤架的諧振頻率。

2 跟蹤架組成

跟蹤架是由底座、調(diào)平機(jī)構(gòu)、垂直軸系、水平軸系等組成，可實(shí)現(xiàn)方位和俯仰的精密角度測(cè)量。水平軸系是由轉(zhuǎn)臺(tái)、左右立柱、四通、左軸、右軸、編碼器、力矩電機(jī)、手動(dòng)-機(jī)動(dòng)切換機(jī)構(gòu)和緩沖機(jī)構(gòu)等組成。垂直軸系是由垂直軸、編碼器、力矩電機(jī)、調(diào)平機(jī)構(gòu)、底座等組成。

3 有限元分析

3.1模態(tài)分析

分別計(jì)算在自由狀態(tài)、約束狀態(tài)下跟蹤架前三階模態(tài)。

3.2跟蹤架的有限元模型

根據(jù)工作原理，有限元模型規(guī)模為7，847單元，12，744節(jié)點(diǎn)，單元類型組成情況如表1所示。結(jié)構(gòu)約束對(duì)其進(jìn)行約束模態(tài)分析和靜力變形分析時(shí)，需要對(duì)模型進(jìn)行約束處理。約束是通過(guò)對(duì)基座底部每個(gè)凸臺(tái)三點(diǎn)進(jìn)行6自由度全約束實(shí)現(xiàn)的。

3.3.1自由模態(tài)分析

對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自由模型分析，前3階結(jié)果如表2所示。

圖3（a）自由狀態(tài)1階振型圖圖3（b）自由狀態(tài)2階振型圖圖3（c） 自由狀態(tài)3階振型圖

3.4.2 約束模態(tài)分析

對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行約束模態(tài)分析，前3階結(jié)果如表3所示。

圖4（a） 約束狀態(tài)1階振型圖圖4（b） 約束狀態(tài)2階振型圖圖4（c） 約束狀態(tài)3階振型圖

3結(jié)論

本文介紹了彈道相機(jī)的跟蹤架的組成，通過(guò)有限元分析計(jì)算了跟蹤架在自由狀態(tài)和約束狀態(tài)下的諧振頻率。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用表明，該跟蹤架可以滿足彈道相機(jī)的高精度測(cè)量指標(biāo)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙賢森.經(jīng)緯儀[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2002.

[2]王濤，唐杰，叢俊峰. 基于標(biāo)準(zhǔn)軸承的經(jīng)緯儀俯仰軸系設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（3）：39-41..

作者簡(jiǎn)介：孟慶華（1963-），男，吉林長(zhǎng)春人，工學(xué)碩士，研究員，主要從事光譜儀器和光電經(jīng)緯儀設(shè)計(jì)和研究。