基于FORM法的小型舵机可靠性优化设计方法

发布时间：2021-08-06 13:23

　　针对传统小型舵机可靠性分析方法存在局限的问题,建立了基于FORM法小型舵机的可靠度评估模型.通过空气动力学仿真计算确定影响舵机可靠性的敏感部位,建立参数化失效模型,确认舵机舵轴与舵面的关键参数,采用FORM法对小型舵机进行可靠性分析,得到可靠度R=0.970 671;为满足设计要求对小型舵机结构进行优化设计,对比优化前的结构,舵轴所受的最大应力由462.5 MPa降低为146.8 MPa,舵轴对力的抵抗能力得到了显著提升.小型舵机可靠度由0.970 671提高到0.999 955,满足关键产品的设计要求,实现了小型舵机的优化设计. 

【文章来源】：测试技术学报. 2020,34(05)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

智能子弹药舵面的典型表面所受压力云图

由图 1 可知, 舵面各表面所受的应力基本上呈均匀分布的状态, 因此, 可以根据各表面的面积对其所受的合力进行合理的估算.图 2 显示了舵面各表面面积的表示形式.基于图 2 所示的舵面几何外形尺寸, 对舵面各个表面面积进行计算. 考虑到舵面属于对称结构, 因此根据气动计算结果, 可求得舵面各表面所受的合力大小. S1和S2对称面的受力大小分别用f1和f2表示.

根据舵面各表面受力情况的计算结果, 利用有限元分析软件对舵面和舵轴的受力情况进行分析, 可得到如图 3 所示的应力云图.从图 3 可以看出, 最大应力发生在舵轴处, 应力值为462.5 MPa, 接近但小于高强度铝503 MPa的屈服极限. 因而, 在空气动力作用下舵面和舵轴不会失效, 满足强度要求. 考虑到舵轴的最大应力与其本身材料的屈服极限过于接近, 为留有一定的设计余量, 减少加工误差带来的影响, 提高舵轴的可靠性, 在实际应用中可适当对舵轴做进一步的优化.

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型舵机负载模拟系统电动加载技术研究[J]. 王跃轩,陈俊杰,黄玉平,张中哲,仲悦,赵国平.  航天控制. 2014(02)
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博士论文
[1]考虑混合不确定性的多学科可靠性设计优化方法研究[D]. 孟欣佳.北京理工大学 2016
[2]基于伸缩式舵机的小口径火箭弹简易修正关键技术研究[D]. 唐玉发.南京理工大学 2015
[3]先进飞行器非定常气动力建模、控制律设计及验证方法研究[D]. 龚正.南京航空航天大学 2011
[4]弹箭精度智能控制与修正方法研究[D]. 王欣.沈阳工业大学 2010
[5]基于非线性随机有限元的结构可靠度问题研究[D]. 梅刚.清华大学 2005

硕士论文
[1]基于蒙特卡洛法的火箭炮调炮精度测量研究[D]. 刘志鹏.南京理工大学 2017
[2]机电一体化灵巧舵机控制系统设计[D]. 李红燕.江苏大学 2016
[3]飞航导弹舵机数字化伺服控制系统的设计与开发[D]. 毕晔.电子科技大学 2012



本文编号：3325853