船載雷達(dá)回程誤差分析及消隙設(shè)計(jì)

如圖2所示，對(duì)處于閉環(huán)前的傳動(dòng)鏈G1，其回程誤差將影響伺服精度；對(duì)處于閉環(huán)內(nèi)前向通路上的傳動(dòng)鏈G2，其回程誤并不影響伺服精度，但對(duì)穩(wěn)定性有重大的影響；對(duì)處于閉環(huán)內(nèi)反饋回路上的傳動(dòng)鏈G3，其回程誤差對(duì)伺服精度及穩(wěn)定性均有影響；對(duì)處于閉環(huán)后的傳動(dòng)鏈G4，其回程誤差影響數(shù)據(jù)的傳遞精度。
1. 3 回程誤差分析
傳動(dòng)鏈的回差是各個(gè)齒輪副上回差的綜合，而各個(gè)齒輪副上的回差則是每個(gè)齒輪上的回差以及箱體孔中心距誤差的綜合。每個(gè)齒輪上的回差則是齒輪本身、軸、軸承等零部件在制造、裝配時(shí)的誤差綜合?？紤]回程誤差因素時(shí)一般折算到節(jié)圓切向上來綜合，即對(duì)切向齒隙進(jìn)行分析和綜合。影響齒輪切向齒隙的因素主要有以下幾個(gè)方面。
1)每個(gè)齒輪輪齒的減薄量及其誤差。為了補(bǔ)償制造、裝配時(shí)的誤差，補(bǔ)償溫度變形、彈性交形，避免輪齒卡死，同時(shí)也為了貯存潤(rùn)滑劑，改善齒面的摩擦條件，在輪齒的非工作側(cè)面必須保持一定的間隙。
2)軸承的游隙。理想情況下，與齒輪軸配合的軸承內(nèi)環(huán)與箱體孔配合的軸承外環(huán)同心。實(shí)際上嚙合力將使軸的位置沿著嚙合力的方向緊靠外環(huán)，當(dāng)反向驅(qū)動(dòng)時(shí)，嚙合力又使軸在反向的嚙合力方向上緊靠外環(huán)。齒輪在切向和徑向偏移，將產(chǎn)生一個(gè)小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，此角度即為由軸承游隙產(chǎn)生的回差。
3)除了上述因素外，影響齒隙的誤差因素還有齒輪內(nèi)孔與軸的配合間隙、軸的偏心、箱體的孔中心距偏差、軸承的內(nèi)環(huán)偏心、外環(huán)偏心等。

2 減小回程誤差的措施
減小回程誤差、提高傳動(dòng)精度的措施主要可以分成兩方面：結(jié)構(gòu)措施和電路措施。
2．1 結(jié)構(gòu)措施
2．1．1 合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈
適當(dāng)?shù)靥岣吡悴考旧淼木龋侠淼卦O(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，可以減少零部件制造、裝配誤差對(duì)回差的影響。
1)合理選擇傳動(dòng)型式。一般來說，圓柱直齒與斜齒齒輪機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)精度較高，蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)次之，圓錐齒輪則更次之。在行星齒輪機(jī)構(gòu)方面，諧波齒輪精度最高，漸開線行星齒輪機(jī)構(gòu)、少齒差行星齒輪機(jī)構(gòu)次之，擺線針輪行星齒輪機(jī)構(gòu)則更次之。
2)合理確定級(jí)數(shù)和分配各級(jí)傳動(dòng)比。減少傳動(dòng)級(jí)數(shù)，就可減少零件數(shù)量，也就減少了產(chǎn)生誤差的來源。對(duì)于雷達(dá)減速傳動(dòng)鏈，各級(jí)傳動(dòng)鏈從高速級(jí)開始，逐級(jí)遞增，且在結(jié)構(gòu)空間允許的前提下，盡量提高末級(jí)傳動(dòng)比。采用大的傳動(dòng)比，可使從動(dòng)輪半徑增大，從而提高了角值精度。
3)合理布置傳動(dòng)鏈。在減速傳動(dòng)中，精度較低的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如圓錐齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu))適宜布置在高速軸上，這樣可減小低速軸上的誤差。
2．1．2 采用消隙機(jī)構(gòu)
消隙機(jī)構(gòu)的型式很多，下面簡(jiǎn)單介紹3種。
1)中心距可調(diào)消隙機(jī)構(gòu) 在裝配時(shí)根據(jù)嚙合情況調(diào)整中心距，以達(dá)到減小齒隙的目的。對(duì)于減速輪系，最后一級(jí)的齒輪副對(duì)回差的影響最大，因此將最后一級(jí)齒輪副設(shè)計(jì)成中心距可調(diào)，最為有利。
2)彈簧加栽浮動(dòng)齒輪消除機(jī)構(gòu) 這種方法是依靠彈簧加載，使齒與齒緊密嚙合而達(dá)到消除的目的。
3)雙傳動(dòng)鏈彈簧加栽消隙機(jī)構(gòu) 它有兩臺(tái)伺服電機(jī)，各自通過一套齒輪箱后驅(qū)功末級(jí)大齒輪。這兩臺(tái)伺服電機(jī)的激磁繞組是串聯(lián)的，以使它們的激磁電流和轉(zhuǎn)矩常數(shù)相同。電機(jī)的后伸軸分別通過一對(duì)錐齒輪與預(yù)載扭簧相連，預(yù)載扭簧給傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪加了一個(gè)偏置轉(zhuǎn)矩，從而消除了齒隙。
2．2 電路措施
這種消隙方法是用兩個(gè)相同的傳動(dòng)鏈連接兩個(gè)伺服電機(jī)到末級(jí)大齒輪，這兩個(gè)電機(jī)分別加電控制：低負(fù)載力距時(shí)，在這兩個(gè)電機(jī)之間建立一個(gè)偏置電壓或偏置電流，從而得到一個(gè)偏置轉(zhuǎn)矩，消除齒隙；而高負(fù)載力矩時(shí)，偏置轉(zhuǎn)矩自行取消，負(fù)載力矩由兩個(gè)電機(jī)分擔(dān)。采用雙傳動(dòng)鏈電消隙機(jī)構(gòu)可以顯著減小回程誤差。

3 電消隙設(shè)計(jì)
3．1 力矩偏置電路
在電消隙機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)伺服電機(jī)分別由兩套可控硅功率放大器控制。相對(duì)功率放大器來講，假定1#馬達(dá)電樞正接，2#馬達(dá)電樞反接。1#馬達(dá)和2#馬過中的電流都可分為兩部份Id和I偏，Id是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電流，但必須Id1和Id2方向相反才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)；I偏是用于電消隙的偏置電流，I偏1和I偏2必須大小相等，方向相同才能產(chǎn)生大小相等方向?qū)數(shù)钠昧亍?/span>