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三轴仿真转台是导弹或其它飞行器的地面半实物飞行仿真测试关键设备,它可以模拟飞行器的各种空间运动姿态变化,广泛应用于航空、航天、航海及国防等领域。作为一种高精度的运动仿真测试设备,其台体动态特性直接影响到转台动态仿真的可靠程度。在设计阶段对台体结构进行动态特性分析是非常必要的。 本文以“三轴仿真转台”为研究背景,依据现代设计理论及方法,对三轴仿真转台的机械结构及其支撑轴承进行了设计分析,并根据有限元动态特性分析结果提出了结构改进意见,为获得高精度、高刚度的转台轴系提供了有利依据。 首先,本文在Hertz弹性体接触应力理论的基础上,对轴系滚动轴承的支撑刚度进行理论研究和实际计算,推导出滚动轴承的支承刚度的解析表达式,并利用软件VB与MATLAB编写了轴承刚度计算程序软件包,通过对轴承支承刚度的求解,最终将获得轴承有限元分析模型的弹性模量,为转台轴系的有限元分析提供了较为准确的支撑部件的刚度特性。 其次,本文以弹性接触理论中的塑性变形问题为理论依据,对密珠轴承应力及过盈量进行了研究分析,根据密珠轴系的回转精度要求和静负荷能力给出了密珠轴承最大接触应力和过盈量的计算方法,同时还给出考虑了温差和表面粗糙度影响时的修正值,为密珠轴承的设计及选用提供了重要依据。 最后,对转台各环轴系进行简化并分别建立了分析模型,利用有限元分析软件ABAQUS对转台各环轴系进行动态特性分析,得到各环轴系的有关动态特性,通过对频率和振型来分析评估结构的优劣,并给出了改进意见。