谐波齿轮精确间隙分析可视化仿真

研究谐波齿轮传动优化问题,渐开线齿廓代替齿轮共轭齿廓时,存在齿轮重叠干涉影响精度问题。为保证齿轮既不发生干涉又能实现精确传动,且提高计算精度与收敛速度,提出根据齿顶干涉检验法的自动优化算法。通过图形界面参数化设计进行迭代计算,快速精确计算出最小啮合间隙,并对齿廓啮合过程进行了可视化仿真。结果表明,优化结果啮合状况良好,明显提高了计算精度与收敛速度。最后,通过大量实例分析,得到齿轮啮合过程中最容易发生干涉的转角,并采用变位修正法进行修正。为谐波齿轮加工与检验提供参考依据。     

谐波齿轮综合误差对结构设计的影响

针对谐波齿轮减速器在受载情况下摩擦大、效率低、甚至卡滞等问题进行理论研究及结构优化设计。首先对输出轴超静定问题进行理论分析,结论表明:输出轴刚度与轴径4次方成正比;各轴承反力与啮合径向力均与跨度成反比。其次通过对各种因素引起的变形量的量值进行比较,找出导致卡死的主要原因:结构设计、制造及装配误差引起的输出轴偏斜,从而导致柔轮与刚轮啮合不均匀,进而引起正应力与切应力剧增。最后在以上基础上,推导出柔轮在输出轴上的理论位置,为谐波齿轮结构设计提供依据。     

滚珠丝杠舵机应用问题研究

针对导弹用滚珠丝杠舵机,以提高可靠性,减小结构尺寸为原则,对舵机结构进行设计与分析。首先,为提高系统可靠性,选用内循环式滚珠丝杠副作为传动元件。其次,在分析传动间隙产生原因的基础上,对丝杠采用两端支撑的方式,提高了系统支撑刚度、减小轴向间隙;并采用等强度原理对丝杠连接方式进行设计,计算结果在结构最小情况下满足强度要求。最后,对舵机关键部件进行分析,推导出丝杠驱动力矩、传动比和空心轴孔径的精确计算公式,并对螺母连接方式进行设计。结果表明,对滚珠丝杠舵机设计提供了一定的理论指导。     

立方星星箭分离电磁解锁机构

为实现"翱翔之星"立方星发射力学环境下可靠的锁定以及在轨低冲击快响应的解锁分离,提出了一种断电时弹簧锁定与加电时电磁铁吸合解锁的非火工解锁机构。首先,根据系统要求介绍了电磁解锁机构的工作原理,并建立了机-电-磁耦合动力学模型,分析解锁机构的动力学响应特性;其次,以地面测试试验结果为依据,进行电磁参数的多约束多目标设计与优化,并将优化出的参数在SIMULINK环境下进行仿真验证;再次,对电磁解锁机构样机进行功能测试,实测数值与仿真结果基本一致:额定电压28V下样机的解锁时间为41.2ms,解锁电流为2.2A,能耗为2.5J;最后,开展了力学环境和热真空环境地面试验以及±5V电压拉偏测试,结果表明电磁解锁机构能够可靠锁定与解锁。本文设计的电磁解锁机构经过飞行验证成功应用于"翱翔之星"立方星的在轨解锁与分离,可为后续立方星星箭分离解锁机构的标准化设计提供参考。     

立方星星箭分离机构运动系统的设计与验证

为实现"翱翔之星"立方星在轨可靠分离,达到初始分离速度和姿态的要求,设计了立方星星箭分离机构运动系统并进行了实验验证。提出了一种利用分离弹簧推动立方星打开舱门,并采用弹簧销轴完成舱门锁定的运动系统结构方案。首先,基于能量守恒定理确定了分离弹簧的结构参数;其次,建立了星箭分离过程中立方星与舱门的运动耦合系统动力学模型,并利用MATLAB软件进行了数值仿真;最后,对星箭分离机构样机进行了地面分离试验。实验结果显示,实际分离过程与数值仿真结果基本一致,实现了立方星无干涉分离及舱门的可靠锁定。该星箭分离机构成功实现了"翱翔之星"立方星的在轨分离,卫星下传数据表明其初始分离速度为1.08m/s,三轴角速度均小于2(°)/s,完全满足立方星初始分离速度和姿态的要求,可为后续立方星星箭分离机构的标准化设计提供参考。     

高性能电动舵机系统高保真建模方法研究

针对传统二阶环节模型对舵系统实际特性反映不足的缺陷提出一种全局耦合结构模块化的高保真建模方法。在对建模流程进行阐述的基础上,以"无刷直流电机/滚珠丝杠副/拨叉"类型电动舵机为对象进行高保真建模研究。分析了系统高保真模型组成结构,并对其中伺服电机、传动比、机械惯量和传动柔度等非线性因素的建模方法进行详细阐述。利用simulink进行仿真结果表明,建立的高保真模型对舵机输入输出特性和内部状态特性的表现能力与实际系统高度一致,有效保证了系统模型的真实度,对提高飞行器制导控制回路的仿真精度有重要作用。