【摘 要】
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随着我国航空航天工程技术领域的不断创新,对精密传动机构的性能提出了更高的要求。机电作动器是集伺服电机与精密传动机构于一体先进控制装置,在航天器中发挥着重要的作用。本文根据某型飞机座舱盖升降机电作动器对传动机构的要求,开展了三环少齿差减速器多体动力学的研究工作。首先,介绍了飞机座舱盖升降操纵系统和三环少齿差减速器的结构和传动原理。针对作动器用三环少齿差减速器设计过程中参数计算复杂、精度不高的问题,利
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随着我国航空航天工程技术领域的不断创新,对精密传动机构的性能提出了更高的要求。机电作动器是集伺服电机与精密传动机构于一体先进控制装置,在航天器中发挥着重要的作用。本文根据某型飞机座舱盖升降机电作动器对传动机构的要求,开展了三环少齿差减速器多体动力学的研究工作。首先,介绍了飞机座舱盖升降操纵系统和三环少齿差减速器的结构和传动原理。针对作动器用三环少齿差减速器设计过程中参数计算复杂、精度不高的问题,利用MATLAB编写计算程序,得到精确的变位系数等结构参数。根据计算参数,在CAXA中精确绘制齿轮齿廓,并分析内齿板的装配条件,然后利用CATIA建立了三环少齿差减速器的三维装配模型。其次,对作动器用三环少齿差减速器的动态受力进行分析。将整个传动系统分为内齿板子系统、输入轴子系统和输出轴子系统,并分别建立各个子系统的动力学模型。考虑构件的弹性变形,构建行星轴承、内齿板弹性变形协调关系方程。并利用MATLAB对动力学模型进行求解,得到齿轮副、行星轴承和壳体支撑轴承所受载荷随曲柄转角θ的变化曲线。进而分析输入参数、结构参数和刚度系数对三环少齿差减速器动力学性能的影响。然后,借助ANSYS和ADAMS软件建立三环少齿差减速器刚柔耦合模型,进行多体动力学仿真分析。基于Hertz理论计算接触刚度和阻尼,详细探究三环少齿差减速器驱动座舱盖启动并解锁、折翻打开、折翻关闭、上锁和制动过程的动态响应。并将仿真分析结果联合MATLAB编写的齿轮啮合力FFT频谱分析程序进行频率响应特性分析。最后,在ANSYS Workbench软件中对三环少齿差减速器整机进行模态分析和谐响应分析,得到系统的固有频率、振型和频率响应特性。为三环少齿差减速器在航空工程中避免共振和故障诊断提供了参考。研究结果:通过齿轮参数计算程序,得到了精确的变位系数等参数。通过对三环少齿差减速器的动力学模型分析,得出输入扭矩、转速、传动比、轴承和内齿板刚度等参数变化对传动平稳性产生较大影响。通过刚柔耦合仿真分析得出了基于座舱盖不同工况下的减速器动态响应和频率响应特性。通过振动特性分析得出,变形主要集中在内齿板上,系统的固有频率远离齿轮的旋转频率和啮合频率,外部激振力频率对系统的第1阶和第5阶固有频率影响较大。
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