光电经纬仪载车振动特性分析

　　1 引 言

　　目前， 国内的光电经纬仪采用两种布站形式：固定式和机动式。 机动式光电经纬仪运输时采用整体式运输， 整体式运输不需要将经纬仪解体， 只需将经纬仪整体与载车固定后即可运输。 光电经纬仪是高精度的测量仪器， 由于其结构和材料的特殊性，决定了它承受冲击、 振动的能力较弱。 因此， 分析、研究光电经纬仪载车的振动环境， 寻找减轻振动的途径与方法是提高光电经纬仪载车性能的主要手段，其目的就是控制振动的传递， 使机动式经纬仪在运输过程中所受到的冲击、 振动在可承受的范围内 。本文对四轮独立悬挂式经纬仪载车的振动环境进行了分析。

　　2 载车的振动对经纬仪的影响

　　汽车行驶时， 由于路面的不平等因素激起汽车的振动，使乘员或货物处于振动环境之中。 振动影响人的舒适性、工作效能和身体健康， 同时还影响所承载货物的完好状态。 载车的振动主要是由汽车以一定车速驶过随机的路面不平度所引起， 该振动经过轮胎 、 悬架 、 减振器等弹性 、 阻尼元件和悬挂质量 、 非 悬 挂 质 量 构 成 的 减 振 系　　统， 传递到悬挂质量或光电经纬仪上 。 振动所产生的冲击与路面的不平度 和 载 车 行 驶 的 速 度 有关。 根据光电经纬仪各个特征点所承受的加速度来评价载车振动环境的优劣[1-2]。

       光电经纬仪是典型的精密测量仪器，它集高精度轴系、 高成像质量望远镜及先进的电子学技术于一体，被广泛地应用在国民经济建设的多个领域。 高强度的机械振动易使望远镜的光学元件产生松动， 降低光学系统的成像质量; 同样， 高强度的机械振动也会对高精度轴系的精度、电子学系统的可靠性产生不良的影响[3-4]。

　　3 系统简化

　　3.1 载车振动系统的简化

　　载车是一个复杂的振动系统， 应根据所分析的问题进行简化。

　　当汽车对称于纵轴线， 且左、 右车辙的不平度函数x(I)=y(I)， 此时汽车车身只有垂直振动和俯仰振动， 这两个自由度的振动对平顺性影响最大。 图1 为汽车简化成 4 个自由度的平面模型 。 在这个模型中， 又因轮胎阻尼较小而予以忽略， 同时把质量为m2、转动惯量为Iy的车身按动力学等效的条件分解为前轴上、后轴上及质心C 上的 3 个集中质量 m　　2 f、m2r及m2c。这3 个质量由无质量的刚性杆连接 ， 它们的大小由下述3 个条件决定：

　　车身垂直位移坐标Z 的原点取在静力平衡位置， 根据牛顿第二定律， 得到描述系统运动的微分方程为：