飞行器舵机传动机构设计与性能分析

发布时间：2017-03-30 01:07

  本文关键词：飞行器舵机传动机构设计与性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：飞行器舵机是实现飞行器俯仰、偏航、滚转等姿态变换运动的重要执行机构，飞行器舵机传动机构的准确性和精密性直接影响了飞行器的飞行轨迹精度和动态品质。由于谐波减速器具有高精度、高效率、小体积、轻量化等优点，目前作为传动机构已广泛应用于各类飞行器舵机中，但其刚度低，柔轮与柔性轴承易发生 疲劳破坏等缺点，从而严重制约了未来高精度高可靠飞行器的发展。针对飞行器舵机传动机构设计的关键共性问题，以及未来高精度、高机动性飞行器舵机传动机构的高性能需求，本课题以少齿差行星减速器为研究对象，开展高精度、高刚度、高功率密度与高可靠的飞行器舵机传动机构设计方法研究， 主要内容如下：①针对飞行器舵机传动机构的高功率密度要求，以小体积、大承载能力为目标函数，以传动比、重合度、齿廓重叠干涉和过渡曲线干涉为约束函数，建立齿 轮传动系统的多目标优化设计模型，在此基础上优化传动系统的结构参数。②完成飞行器舵机传动机构的零件的设计和布置方案的研究，利用Solidworks 完成飞行器舵机传动机构重要零件三维实体建模与虚拟装配。③完成飞行器舵机传动机构的运动学仿真分析。利用ADAMS获得飞行器舵机传动机构在模拟负载情况下的运动表现；并通过其具体的运动表征曲线对飞行器 舵机传动机构在实际运行情况下的性能表现进行预测分析。④基于ANSYS Workbench进行极端工况环境下飞行器舵机传动机构动态性能仿真分析研究，，主要包括多体接触静力分析、模态分析、力学环境下的动态响应 分析以及热变形分析等，验证飞行器舵机传动机构的环境适应性与结构稳定性。⑤完成飞行器舵机传动机构的变形协调设计。对飞行器舵机传动机构进行了齿侧间隙的补偿控制研究，同时考虑轮齿热变形，推导变形协调方程。对优化前后飞行器舵机传动机构的回差进行试验测试，验证变形协调设计的效果。
【关键词】：飞行器舵机传动机构 多目标优化 动力学仿真 动态服役行为 变形协调
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V227
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题来源及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 舵机研究概况9-10
• 1.2.2 高精密减速器的国内外现状10-13
• 1.2.3 渐开线少齿差行星减速器研究概况13-15
• 1.3 本论文的主要研究内容15-18
• 2 高功率密度飞行器舵机传动机构多目标优化设计18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 飞行器舵机传动机构齿轮系统传动方案的设计18-19
• 2.3 锥齿轮的结构设计与计算19-21
• 2.4 少齿差齿轮传动系统多目标优化设计模型的建立21-30
• 2.4.1 确定设计变量21
• 2.4.2 确定目标函数21-22
• 2.4.3 建立约束方程22-29
• 2.4.4 多目标优化模型的求解29-30
• 2.5 少齿差齿轮传动系统设计30-32
• 2.6 本章小结32-34
• 3 飞行器舵机传动机构的结构布型设计34-38
• 3.1 飞行器舵机传动机构的结构布型方案34-35
• 3.2 飞行器舵机传动机构的三维建模35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 飞行器舵机传动机构的运动学仿真分析38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 飞行器舵机传动机构虚拟运动样机的建立38-41
• 4.2.1 模型的导入及约束的添加38-39
• 4.2.2 ADAMS 中动力碰撞参数选取39
• 4.2.3 定义输入运动和输出负载39-41
• 4.3 飞行器舵机传动机构的仿真分析41-48
• 4.4 本章小结48-50
• 5 极端工况环境下飞行器舵机传动机构动态性能仿真分析50-70
• 5.1 引言50
• 5.2 多体接触静力分析50-53
• 5.3 模态分析53-60
• 5.4 加速度载荷的模拟分析60-62
• 5.5 冲击模拟分析62-64
• 5.6 随机振动分析64-67
• 5.7 热变形分析67-69
• 5.8 本章小结69-70
• 6 飞行器舵机传动机构的变形协调设计70-78
• 6.1 引言70
• 6.2 飞行器舵机传动机构的齿侧间隙产生机理70-72
• 6.3 飞行器舵机传动机构的回差计算72-73
• 6.4 飞行器舵机传动机构的变形协调设计73-75
• 6.5 试验研究75-77
• 6.6 本章小结77-78
• 7 总结与展望78-80
• 7.1 主要结论78
• 7.2 后续研究工作展望78-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-86
• 附录86
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文86
• B. 作者在攻读硕士学位期间获奖86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：275847