【摘要】：隨著電動(dòng)舵機(jī)在航空航天、武器制導(dǎo)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,舵機(jī)的可靠性及精確控制要求日益嚴(yán)苛,單自由度舵機(jī)已經(jīng)不能滿足更高的可靠性要求,多余度舵機(jī)成為一種發(fā)展趨勢。本文根據(jù)某型航天飛行器舵機(jī)對傳動(dòng)裝置的技術(shù)要求,介紹了微型雙輸入行星減速器的研制。針對此型減速器結(jié)構(gòu)對空間體積的限制,設(shè)計(jì)了一種一次性電磁制動(dòng)器,用于減速器工作狀態(tài)切換時(shí),對某一輸入軸進(jìn)行制動(dòng)。根據(jù)雙輸入減速器的設(shè)計(jì)要求,運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)理論對齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算,確定了各個(gè)齒輪的各項(xiàng)參數(shù),并校核了齒輪強(qiáng)度和軸承壽命。完成減速器整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用CAXA和Pro/E完成了減速器的二維圖繪制及三維建模,并做了關(guān)鍵零件的有限元分析。基于集中參數(shù)法建立了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,利用MATLAB求解出了傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率,再用有限元法求解了傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率和振型。利用ANSYS對復(fù)雜零件進(jìn)行了模態(tài)分析,為避免系統(tǒng)共振提供依據(jù)。針對有限的空間體積,應(yīng)用一次性機(jī)械設(shè)計(jì)理念,對電磁制動(dòng)器的銜鐵采用錐面設(shè)計(jì),計(jì)算了電磁鐵的關(guān)鍵參數(shù),完成了電磁制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并利用ANSYS仿真了電磁吸力,計(jì)算了電磁制動(dòng)器的制動(dòng)時(shí)間,為控制的快速響應(yīng)打下基礎(chǔ)。建立了減速器的剛體動(dòng)力學(xué)模型,模擬了減速器的工作狀態(tài),并利用ADAMS進(jìn)行了仿真分析,得到了齒輪的嚙合力曲線,驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性。對減速器樣機(jī)進(jìn)行了性能試驗(yàn),搭建了傳動(dòng)精度、傳動(dòng)效率及軸向剛度實(shí)驗(yàn)臺,進(jìn)行了各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)測試,并對結(jié)果進(jìn)行了分析,實(shí)驗(yàn)表明減速器各項(xiàng)性能基本滿足要求。
【圖文】：

逡逑飛行器對精密機(jī)電伺服系統(tǒng)傳動(dòng)精度、噪聲振動(dòng)和可靠性等要求越來越高。單輸逡逑入機(jī)電伺服系統(tǒng)如圖１．１所示，其中的減速器為單輸入減速器，由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。對于逡逑一些可靠性要求高的場所，單自由度伺服系統(tǒng)難以滿足所需的可靠性要求，為了提高逡逑可靠性，需采用雙通道或者多通道的伺服系統(tǒng)，需采用系統(tǒng)的余度設(shè)計(jì)技術(shù)［４］。余度設(shè)逡逑計(jì)技術(shù)定義為：余度是需要出現(xiàn)至少兩個(gè)或者兩個(gè)以上的故障，才能引起既定不希望逡逑發(fā)生工作狀態(tài)的一種設(shè)計(jì)方法。實(shí)質(zhì)就是通過X椉佑嘍茸試�，，坪熚抠犉H魷值墓收洗義俠吹撓跋歟蘊(yùn)岣嚦煽啃裕郟擔(dān)蕁Ｒ虼耍賞ü擁ネǖ老低掣納莆ǖ闌蛘叨嗤ǖ老低沖義俠刺岣叨婊煽啃�，这也将成为今后舵机设碱l鬧匾較蛑�。辶x襄五喂齠扛躓逡逑ｉ邐Ｊ邋減邐邐，；邋ｉ逡逑Ｉ邋電機(jī)邋｜邋速邐＂＂＂＂0）逡逑邐１邋器邐ｉ逡逑圖ｉ．ｉ單通道機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)逡逑采用冗余機(jī)電伺服機(jī)構(gòu)的舵機(jī)系統(tǒng)如圖１．２所示

我國雙余度舵機(jī)系統(tǒng)有幾種經(jīng)典的結(jié)構(gòu)形式，離合器控制形式、雙余度電逡逑機(jī)形式和差動(dòng)周轉(zhuǎn)輪系形式等［６］。逡逑離合器控制形式的雙余度舵機(jī)系統(tǒng)示意圖如圖１．３所示，兩個(gè)輸入通道共同驅(qū)動(dòng)舵逡逑葉運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)通道完全相同且都由主控制箱控制。當(dāng)一個(gè)通道發(fā)生故障，對應(yīng)的離合器逡逑就將其斷開，讓另一個(gè)通道作為繼續(xù)工作而不受故障通道的影響。通過離合器的隔離逡逑雖然能靈活控制，但制動(dòng)器和離合器的加入使得舵機(jī)的整體尺寸難以縮小，系統(tǒng)顯得逡逑復(fù)雜ｍ。且兩個(gè)相同的通道會由于加工、磨損等誤差而得到不同的響應(yīng)，由此會引起力逡逑紛爭現(xiàn)象。逡逑余度管理系統(tǒng)逡逑ｌｉｔ控制器ｌ｜￣｜驅(qū)動(dòng)器１邋｜｜電機(jī)１邋１－－１制動(dòng)器１邋１￣｜離合器１邋｜——逡逑輸出軸逡逑１１６制器２Ｈ驅(qū)動(dòng)器２邐－－１制動(dòng)器２邋Ｉ￣Ｉ離合器２邋Ｉ——減速器逡逑圖１．３雙輸入離合器控制形式舵機(jī)系統(tǒng)示意圖逡逑雙余度電機(jī)形式的電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．４所示，其有串、并聯(lián)之分。圖１．４（ａ）所逡逑示的串聯(lián)式電機(jī)具有兩套獨(dú)立的定子和轉(zhuǎn)子，定子裝在同一個(gè)殼體中，兩個(gè)轉(zhuǎn)子共用逡逑一個(gè)電機(jī)軸。圖１．４（ｂ）所示的并聯(lián)式電機(jī)只有一個(gè)定轉(zhuǎn)子，但有兩套獨(dú)立的電樞繞組及逡逑對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置傳感器嵌在鐵芯上
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V423

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本文編號：2624396