作动器用少齿差减速机构传动精度分析

发布时间：2020-07-22 02:43

【摘要】：机电作动器作为航天飞行器飞行控制系统的重要执行机构,用于实现飞行器俯仰、偏航、滚转等姿态控制,而机电作动器用减速机构的传动精度直接决定了飞行器的飞行轨迹精度和动态品质。近年来随着我国航空工业的发展,对机电作动器用减速机构的传动性能提出了更高的要求,开发高精度、高效率的机电作动器用减速机构以及产业化生产已迫在眉睫。因此,对机电作动器用减速机构的传动精度进行理论研究及实验研究,提出保证减速机构传动精度条件下合理分配各个零件加工误差的方法,可有效降低生产成本,对增强我国航空工业的国际竞争力具有重要的理论意义及工程应用价值。本文针对上述飞行控制系统中机电作动器传动精度的问题,以少齿差行星齿轮减速机构为研究对象,进行系统性研究工作,其主要工作和结论如下:(1)基于质量弹簧等价模型的基本思想,根据机电作动器用少齿差减速机构的基本结构和传动原理,建立了考虑各零件加工误差、装配误差和微小位移的少齿差减速机构传动误差等价模型。结合减速机构中各零部件工作时的具体运动状态和几何关系,分析了加工误差、装配误差以及微小位移在各零件弹簧作用线上所产生的位移,为推导系统动态传动误差方程奠定了基础。(2)分析了各零件的加工误差、装配误差以及微小位移在弹簧处引起的作用力,提出了销轴与销孔接触处的受力判断原则,实现同时受力销轴数目的准确计算;根据力和力矩的平衡方程,推导了传动误差矩阵方程;讨论了传动误差模型中相关的齿轮啮合刚度、轴承刚度和销轴刚度的计算方法,最后,通过Newmark法对动态传动误差方程进行求解计算。(3)针对不同误差参数对减速机构动态传动精度影响的问题,在编写的Matlab计算程序中进行仿真,找出影响传动精度的主要误差因素,研究了零件各加工精度等级对系统传动精度的综合影响。研究结果表明:偏心输入轴的凸轮偏心误差、行星轮的轴承孔偏心误差和基圆偏心误差、行星轮齿形误差和基节误差、销轴与销孔的半径误差和偏心误差都对系统传动误差影响较大。根据不同精度等级的零件对传动误差的综合影响,提出减速器精度设计原则,为作动器用少齿差减速机构的设计、加工、装配提供了依据。(4)通过实验的方法对少齿差减速机构的传动精度进行了分析,揭示了减速器样机在两种不同输入转速下动态传动误差的分布情况。对测试的传动误差结果进行时域频谱分析,找到了影响减速器传动精度的主要因素,实验结果验证了分析模型和计算结果的正确性。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V448.2
【图文】：

伺服电机,端角,装配误差,惯量

图 5.2 安川伺服电机Fig. 5.2 Yaskawa Servo Motor表 5.1 伺服电机性能参数表Table 5.1 Servo Motor Performance Parameter table电机参定功率 0.85定转速 1500定转矩 5.39动惯量 13.9×1码器台所选的输入输出端角度编码器分别为5，如图 5.3、图 5.4 所示。重要安装指标为允许装配误差值。该误差值

角度编码器,输入端

图 5.3 输入端角度编码器图 5.4 输出端角度编码器Fig. 5.3 Input angle encoder Fig. 5.4 Output angle encoder表 5.2 编码器的主要性能指标Table 5.2 Main performance index of encoder型号刻线线数系统精确度倍频ERN180 3600 ±5″ 10RON285 18000 ±5″ 1联轴器本实验测试台联轴器采用 R+W 精密波纹管联轴器，如图 5.5 所示。该联轴有可径向装配、安装空间小、转动惯量小和拆卸方便等特点，能够同时补偿，横向，角度上的偏差，卡箍连接锁紧无背隙，保证了实验台的传动精度。

角度编码器,输出端

【参考文献】