彈道相機跟蹤架模態分析

摘要： 為滿足彈道相機小型化、高剛度和高精度的測量要求，對彈道相機跟蹤架模態做了有限元分析。文中介紹了該設備的光機結構組成，采用UG軟件對跟蹤架進行了在自由狀態下和約束狀態下的模態進行了有限元分析。分析結果表明：該跟蹤架諧振頻率可以滿足使用要求。

關鍵詞：彈道相機；跟蹤架；有限元分析；諧振頻率

中圖分類號：O315 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1 引言

彈道相機是集現代光學、精密機械、電子和計算機等最新技術集成的光學測量儀器，在國防領域有著非常好的發展前途，對彈道相機的技術指標、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，彈道相機的每一部分必須經過精心設計。

彈道相機光機結構的關鍵部分之一是跟蹤架，它對彈道相機的測量精度起著非常關鍵的作用。本文根據彈道相機跟蹤架的特點做了有限元分析，分別在自由狀態和約束狀態下分析計算了跟蹤架的諧振頻率。

2 跟蹤架組成

跟蹤架是由底座、調平機構、垂直軸系、水平軸系等組成，可實現方位和俯仰的精密角度測量。水平軸系是由轉臺、左右立柱、四通、左軸、右軸、編碼器、力矩電機、手動-機動切換機構和緩沖機構等組成。垂直軸系是由垂直軸、編碼器、力矩電機、調平機構、底座等組成。

3 有限元分析

3.1模態分析

分別計算在自由狀態、約束狀態下跟蹤架前三階模態。

3.2跟蹤架的有限元模型

根據工作原理，有限元模型規模為7，847單元，12，744節點，單元類型組成情況如表1所示。結構約束對其進行約束模態分析和靜力變形分析時，需要對模型進行約束處理。約束是通過對基座底部每個凸臺三點進行6自由度全約束實現的。

3.3.1自由模態分析

對結構進行自由模型分析，前3階結果如表2所示。

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

3.4.2 約束模態分析

對結構進行約束模態分析，前3階結果如表3所示。

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

3結論

本文介紹了彈道相機的跟蹤架的組成，通過有限元分析計算了跟蹤架在自由狀態和約束狀態下的諧振頻率。通過實際應用表明，該跟蹤架可以滿足彈道相機的高精度測量指標要求。

參考文獻：

[1]趙賢森.經緯儀[M].北京：中國計量出版社，2002.

[2]王濤，唐杰，叢俊峰. 基于標準軸承的經緯儀俯仰軸系設計[J].長春理工大學學報，2011，34（3）：39-41..

作者簡介：孟慶華（1963-），男，吉林長春人，工學碩士，研究員，主要從事光譜儀器和光電經緯儀設計和研究。