光电探测系统结构研制

论文总字数：23956字

摘 要

现代军事的变革、国家航天事业为光电技术的出现提供了契机,而现代信息技术的发展、科技的进步让光电技术的应用得到了前所未有的发展。本文参照某型光电探测系统的功能要求和技术要求，分析了整体设计方案的形成，完成了总体结构设计及有关的计算和仿真等。本文主要侧重于该型光电探测系统的机械结构设计。

经过了深入了解光电探测系统的组成和功能特点、现代光学望远镜的技术要求,以及多次技术调研。在此基础上,针对光电探测系统的高精度要求，进行了结构和动力学要求分析，包括结构刚性、可加工性、合理性等问题。避免了因结构缺陷而导致的整个系统的转动精度不能满足设计任务要求的情况。针对设备工作环境的特殊性，考虑各种环境因素，包括温度、盐雾以及运输状态，考虑设备的密封性等。设计工作利用Cero三维建模软件、ANSYS有限元分析软件,设计出了光电探测系统的结构方案，后期使用AutoCAD计算机辅助设计对设计模型进行出具图纸。

此次设计完成了光电设备的镜筒的分析,光电设备的主要部件U形架的设计,支撑和控制功能的转台设计以及支撑三脚架的设计，实现了对光学系统部件的，以及伺服控制系统所需的机械结构。

关键词：光电探测；结构设计；机架；三脚架

Abstract

The revolution in modern military affairs and the national aerospace industry have provided opportunities for the emergence of optoelectronic technologies. The development of modern information technology and advances in science and technology have brought unprecedented development in the application of optoelectronic technologies. This paper refers to the functional requirements and technical requirements of a certain type of photoelectric detection system, analyzes the formation of the overall design scheme, and completes the overall structural design and related calculations and simulations. This article mainly focuses on the mechanical structure design of this type of photoelectric detection system.

After an in-depth understanding of the composition and functional characteristics of the photoelectric detection system, the technical requirements of modern optical telescopes, as well as a number of technical research. Based on this, for the high precision requirements of the photoelectric detection system, the structural and dynamic requirements were analyzed, including structural rigidity, processability, and reasonableness. The situation in which the rotation accuracy of the entire system due to a structural defect cannot meet the requirements of the design task is avoided. For the particularity of the equipment working environment, consider various environmental factors, including temperature, salt spray, and transportation status, and consider the sealing of the equipment. The design work uses the Cero 3D modeling software and ANSYS finite element analysis software to design the structural scheme of the photoelectric detection system. Later, AutoCAD computer-aided design is used to issue drawings for the design model.

The design completed the analysis of the lens barrel of the photoelectric equipment, the design of the U-shaped frame of the main part of the photoelectric equipment, the design of the turntable for the support and control functions, and the design of the supporting tripod, which realized the components of the optical system and the servo control system. Required mechanical structure.

Key words: Photoelectric Detection; Structural Design; frame; tripod

目 录

摘要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景和意义 1

1.2 光电探测系统发展概况 1

1.2.1 国外发展概况 1

1.2.2 国内发展概况 1

1.3 论文的主要内容 2

第二章 整体设计方案 3

2.1 光学系统 3

2.1.1 几何光学系统 3

2.1.2 其他光学系统 3

2.2 机械结构 4

2.3 伺服控制系统 4

2.4 光电设备实现的功能 4

2.5 制造要求 5

2.6 技术要求 5

2.7 设计工具 6

2.8.1 Creo 6

2.8.2 有限元工具 6

第三章 系统结构设计 7

3.1 机架结构的选择 7

3.2 机架结构的分析设计 9

3.2.1 地平式机架结构 9

3.2.2 U形架结构方案 10

3.2.3 转台结构方案 12

3.3 镜筒连接方式的设计 13

3.3 过渡轴的设计 15

3.3.1 轴的设计要求 15

3.3.2 俯仰轴 16

3.3.3 方位轴 19

3.4 轴承设计与分析 20

3.4.1 轴承的选用 20

3.4.2 轴承的安装 21

3.5 电机选型与传动 23

3.5.1 直接驱动电机 23

3.5.2 电机的选择 23

3.6 三脚架 24

第四章 系统的环境适应性 27

4.1 使用寿命 27

4.2 环境适应性设计 27

43 环境适应性设计要点 27

4.4 设计措施 27

4.4.1 温度适应性 27

4.4.2 防潮湿、防雨 28

4.4.3 防盐雾、霉菌 28

4.4.4 抗风设计 28

4.4.5 防沙尘设计 28

4.4.6 防振动、冲击 28

4.5 环境适应性设计结论 28

第五章 总结与展望 29

5.1 设计工作总结 29

5.2 未来展望 29

致谢 31

参考文献 32

附录 34

第一章 绪论

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