電動舵機伺服機構動力學特性研究.pdf

1、隨著電子設備的日益更新及電氣化技術的迅猛發(fā)展，伺服電機的工作性能得到了極大的提高，電動舵機伺服機構開始在某些領域取代了傳動的氣動伺服和液壓伺服機構。目前，國內(nèi)外的眾多研究工作關注于對伺服機構控制系統(tǒng)的設計與研究，而對伺服機構本身的動力學特性的研究確極為有限。本文基于建立的電動舵機伺服機構三維模型，首先從剛體動力學的角度分析其運動學特性，以此為基礎對考慮彈性條件下伺服機構各組成部分的靜剛度和動剛度特性作一定研究，同時還初步探討了行星滾柱絲

2、杠的運動特性。
　　首先，對伺服機構中的核心部件行星滾柱絲杠單獨進行運動特性分析，建立了行星滾柱絲杠的簡化三維模型，分別從軸向和扭轉(zhuǎn)方向研究其相應的剛度特性。對于軸向運動，通過直接剛度法將行星滾柱絲杠處理成一個特殊的彈簧連接系統(tǒng)，通過彈簧剛度等效替代螺紋嚙合中所涉及到的多種剛度，由絲杠所受的軸向載荷逐步推導得到彈簧節(jié)點位移的分布，以此計算絲杠各部件的軸向變形，并與有限元結(jié)果比較，驗證推導過程的正確性。對于扭轉(zhuǎn)運動，則考慮了預緊力和

3、絲杠載荷對行星滾柱絲杠扭轉(zhuǎn)剛度的影響規(guī)律。
　　建立電動舵機伺服機構整體的三維模型，忽略伺服機構各部件的彈性，從剛體動力學的角度分析其運動特性，分別得到電機軸、上支耳、搖臂、舵板及下支耳的運動規(guī)律，并對舵軸、上支耳與搖臂連接處和下支耳座進行受力分析，給出其支反力及支反力矩的變化規(guī)律。
　　基于多體動力學仿真得到的運動學結(jié)果，考慮部件的彈性，對伺服機構的各組成部分的靜剛度特性計算，包括電機軸-鍵-絲杠系統(tǒng)、導向機構和上支耳螺紋

4、連接機構，重點對間隙、預轉(zhuǎn)角等非線性因素對各部分靜剛度特性的影響規(guī)律進行研究。以此為基礎，進一步研究了動態(tài)載荷條件下，伺服機構各部分的動剛度特性，給出了其前三階模態(tài)振型和相應的固有頻率，同樣也歸納得到間隙對動剛度特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明：過盈量對電機軸-鍵-絲杠系統(tǒng)的剛度特性影響更大，在較小范圍內(nèi)，過盈量能增加其扭轉(zhuǎn)靜剛度和扭轉(zhuǎn)動剛度，超過一定范圍之后進一步增加過盈量并不能顯著提高剛度數(shù)值，而間隙對扭轉(zhuǎn)剛度的影響相對較小，預轉(zhuǎn)角在小范圍