卫星通讯试验台设计转台设计机械毕业设计.doc

卫星通讯试验台设计
——转台设计

系 别：机电与自动化学院
专 业 班：机械电子工程

卫星通讯试验台设计
——转台设计

Satellite Communication Test
Design ——Turntable Design

摘 要

本文介绍了本课题的研究背景、卫星通讯试验台概述及卫星试验台的作用、设计意义、改进趋势、课题的主攻方向、研究的内容、途径及技术路线及参考文献。卫星通讯是航空航天中的关键技术之一。在卫星通讯中可分为天际卫星间，卫星与地面工作站之间的通讯。本课题主要研究地面模拟系统试验台，并通过信号的发送，传输及接受试验，完成卫星通讯的调试。同时，正文介绍了卫星通讯试验台的设计的过程。首先介绍了卫星通讯试验台的基本作用、设计意义以及其存在的意义，卫星通讯试验台的基本原理和结构、卫星通讯试验台的基本参数；并对其进行了受力分析和较详细的强度刚度校核计算、以及其运动轨迹的设计和其运动的可行性、主要零部件图的绘制；设计的重点是要考虑各部件满足功能要求，而且能够有效地实现其设计的目的，同时还要使所设计产品的零件能够满足力学要求，能够达到设计目的。最后对老师交付的英文文献进行了翻译。

关键词：卫星通讯试验台 运动轨迹 基本原理 基本参数 强度校核

Abstract

This paper introduces this topic research background, satellite communications and satellite test rig overview of basic function, design significance, improving trends, main direction, research topic contents, approaches and the technical route and references. Satellite communication is the key technology of aeronautics. In satellite communications can be divided into the sky satellite in between, and satellite communications between the workstations. This topic research ground simulation system test rig, and through the signal to send, transmission and accept test, complete satellite communications commissioning. Meanwhile, the text introduces satellite communications test-bed design process. First introduced the basic function of satellite communication test, design the meaning of its existence significance as well as satellite communication test-bed, basic principle and structure, satellite communications, the basic parameters test And analyses the stress analysis and more detailed strength check calculation, and the stiffness of trajectory design and its feasibility, main components movement of drawing; The focal point of design is to consider all the components meet function requirement, and can effectively achieve the design purpose, also make the products can meet the design requirement, mechanical parts to reach the design purpose. In the end the English teacher delivery literature translation.

Key words: satellite communication test rig the feasibility of trajectory
basic principle basic parameters strength check

目 录
摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ
绪论 1
1 转台设计的概论 4
1.1 转台设计的目的及意义 4
1.2 卫星转台的基本作用 4
1.3 转台设计需要克服的难点 4
1.4 转台设计的注意事项 4
2 转台的减速设计方案以及步进电机的选择 6
2.1 转台的减速方案的选择 7
2.2 转台的步进电机的选择 7
2.2.1 步进电机简介 7
2.2.2 步进电机分类 8
2.2.3 步进电机的一些基本参数 8
3 转台设计的总体方案 10
3.1 转台的机械机构设计 10
3.1.1 转台的机械结构 10
3.1.2 转台机构的机械参数 10
3.2 转台驱动方式的设计 11
3.3 转动平台的设计 12
结论 14
致谢 15
参考文献 16

绪 论

随着科技的不断发展，人们越来越离不开通讯设备，人们需要运用通讯设备来接受、发送信息。卫星的使用在人们的日常生活中已经变得不可或缺，而卫星通讯需要较高的精度，要从各个不同的方向接受信息，因此，转台的转速不宜过快，并且要保持转动的匀速运动。转台的动力由电动机提供，这里选用的是步进电机，对于步进电机的选择会在之后的说明中有十分详细的介绍。由此可见，卫星转台的主要作用就是将步进电机的转速降低到卫星转台的工作转速。
本设计的主要目的就是设计出转台中的减速装置，需要设计出具体的减速方案，还要选用各种零件，此外，还要对各个主要的受力零件进行强度校核。
探索浩瀚的宇宙，是人类千百年来的美好梦想。我国在远古时就有嫦娥奔月的神话。公元前1700年，我国有"顺风飞车，日行万里"之说，还绘制了飞车腾云驾雾的想像图。外国也有许多有关月亮的美好传说。
   自从1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星上天以来，到1990年12月底，前苏联、美国、法国、中国、日本、印度、以色列和英国等国家以及欧洲航天局先后研制出约80种运载火箭，修建了10多个大型航天发射场，建立了完善的地球测控网，世界各国和地区先后发射成功4127个航天器。其中包括3875个各类卫星，141个载人航天器，111个空间探测器，几十个应用卫星系统投入运行。目前航天员在太空的持续飞行时间长达438天，有12名航天员踏上月球。空间探测器的探测活动大大更新了有关空间物理和空间天文方面的知识。到上世纪末，已有5000多个航天器上天。有一百多个国家和地区开展航天活动，利用航天技术成果，或制定了本国航天活动计划。航天活动成为国民经济和军事部门的重要组成部分。航天技术是现代科学技术的结晶，它以基础科学和技术科学为基础，汇集了20世纪许多工程技术的新成就。力学、热力学、材料学、医学、电子技术、光电技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺学等对航天技术的发展起了重要作用。这些科学技术在航天应用中互相交叉和渗透，产生了一些新学科，使航天科学技术形成了完整的体系。航天技术不断提出的新要求，又促进了科学技术的进步。人造地球卫星的计划设想早在1945年就在美国出现，美海军航空局已着手研究一种把科学仪器送入太空的卫星，次年美国陆军航空局在审?兰德计划"的一项类似的研究报告中，就有"实验性环球空间飞行器"的初步设计。随着现代科学技术和一系列大功率运载火箭的发展，为人造地球卫星的研制和发射打下了坚实的基础。1957年10月4日，前苏联用"卫星"号运载火箭把世界上第一颗人造地球卫星送入太空，卫星呈球形，外径0.58米，外伸4根条形天线，重83.6公斤，卫星在天上正常工作了三个月。同年11月3日，前苏联发射了第二颗卫星，卫星呈圆锥形，重508.3公斤，这是一颗生物卫星，除了利用小狗"莱伊卡"作生物试验外，还有于探测太阳紫外线，X射线和宇宙线。按照今天的标准衡量，前苏联的第一颗卫星只不过是一个伸展开发射机天线的圆球，但它却是世界第一个人造天体，把人类几千年的梦想变成现实，为人类开创了航天新纪元。
人造地球卫星出现之后，60年代前苏联和美国发射了大量的科学实验卫星、技术实验卫星和各类应用卫星。70年代军、民用卫星全面进入应用阶段，并向侦察、通信、导航、预警、气象、测地、海洋和地球资源等专门化方向发展。同时各类卫星亦向多用途、长寿命、高可靠性和低成本方向发展。80年代后期新起的单一功能的微型化、小型化卫星是卫星发展上的新动向，这类重量轻、成本低、研制周期短、见效快的小型卫星将是未来卫星的一支生力军。除美、苏外，中国、欧洲航天局、日本、印度、加拿大、巴西、印尼、巴基斯坦等国都拥有自己研制的卫星。
课题研究的背景以及意义：
信息技术的发展使得世界已经进入到了一个崭新的阶段，随时随地地获得想要的信息已经成为人们社会生活不可缺少的一部分，也是正因为如此，信息技术无时无刻不受到各个领域的不断突破。在通讯、电视、网络、交通等的一个明确的发展方式就是快速、准确，中国信息事业的蓬勃发展标志着中国的信息科技已经进入到了一个新的纪元，而信息通讯中最为基础的部分就是卫星转台的不断发展和进步。如果卫星转台的工作不能够满足人们对信息日益提高的追求，就会造成信号的延迟、失真，造成的直接影响就是所接收的信号不真实、模糊还有信号的延迟，这些问题所造成的后果小则影响人们的生活水平以及质量，大则会因信号的错误造成许多不必要的重大损失。以上这些都将是人类的发展进程中所不能够同时也将是不允许出现的情况。为了杜绝上述这些情况的发生，需要设计出来能够满足人们需要的卫星转台来满足人们对信息科技日益提高的要求。
1957年10月4日前苏联发射了第一颗人造地球卫星，在它标志着人类对太空开始进行探索的同时，同时也标志着以卫星为功能载体的航天技术拉开了迅猛的发展序幕。
具体方案的具体要求：
对于卫星转台中减速装置的要求有以下几点：
（1） 要能够有效地保证转台进行精度较高的转动；
（2） 要能够保证转台的减速作用；
（3） 要能够保证转台的转动精度；
（4） 要能够保证转台的匀速运动；
（5） 要保证转台中的主要受力零件具有较好的力学性能
（6） 要保证转台具有足够的工作寿命。

1 转台设计的概论

1.1 转台设计的目的及意义
卫星通讯是航空航天中的关键技术之一。在卫星通讯中，可分天际卫星间、卫星与地面工作站的通讯。其中地面模拟系统——试验台即转台在卫星通讯过程中起着信息接收以及发送的作用，即起到信息中转站的作用。由此可见，转台在卫星通讯中起到至关重要的作用，转台能否正常、有效地、准确地工作将会影响到卫星通信能否正常接收以及发送信息。本课题主要研究试验台，模拟天际卫星的运行，并通过信号的发送、传输及接受试验，完成卫星通讯的调试。
1.2 卫星转台的基本作用