高可靠机电作动系统防卡塞技术专利分析

机电作动系统作为飞行控制系统的执行机构,其核心承载部件为传动机构,由于该部件存在发生机械卡塞、卡滞的风险,因而防卡塞技术成为机电伺服作动技术在高可靠、高安全领域应用的最大壁垒,如何有效地处理传动机构故障、实现作动系统的容错与智能管理,确保飞行器的安全,是亟需解决的短板。本文通过对高可靠机电作动系统防卡塞技术开展专利分析,剖析了该技术发展趋势及主要创新主体情况,以期为意向进入该行业的企业提供信息支撑。

面向翼面展开的压电直线位移累积作动器轻量化设计

现代小型制导飞行器中常用的电磁式伺服舵机存在寄生磁场影响导航制导精度,同时其减速机构将增加舵机系统体积与质量的问题,而且电磁舵机的工作温度范围较小。近期发展的一种新型压电直线位移累积高功率密度作动器能够有效解决这些问题。建立了该作动器的虚拟样机模型,通过与实验数据进行对比,验证了虚拟样机模型的可靠性。为使作动器在满足翼面展开需求下质量最轻,采用Isight与Adams联合仿真,对压电作动器的压电堆外径、长度、激振频率等参数进行了优化,最终达到了50.8 W/kg输出功率,实现了与现有伺服电机相当的功率密度。

渐开线锥形非圆齿轮的啮合原理与仿真模型

根据渐开线锥形齿轮传动理论结合非圆齿轮齿廓包络原理,以齿条作为齿廓形成的媒介,提出一种基于齿条加工渐开线锥形非圆齿轮的方法,并建立了相应的加工数学模型.基于该模型,证明了齿条与非圆齿轮纯滚动的运动关系,推导出啮合方程和瞬时接触线方程,以及经过坐标变换后得到渐开线锥形非圆齿轮的参数方程,对比了各种形式的渐开线齿轮齿廓形成特点.借助数值计算软件对上述方程进行了验证,通过三维造型工具给出了渐开线锥形非圆齿轮的直观图形,从而验证了该方法的正确性和有效性.

基于螺旋非圆齿轮变速装置设计研究

为增加变速器带载换挡能力,解决摩擦片发热烧毁等问题,提出利用非圆齿轮传动替代摩擦传动换挡结构;研究渐开线变厚齿面形成原理,通过增加共轭齿条周向纯滚动和轴向运动约束条件,建立螺旋非圆齿面包络加工数学模型,描述共轭齿条各段齿面失径,推导螺旋非圆齿面方程;利用数值计算实例验证了数学模型的正确性,分析非圆齿的几何特征与轴向移动速度之间的关系,说明共轭齿面仍为线接触;通过对锥齿轮组进行详细设计与动力学仿真,结果显示角速度输出曲线较为平稳,仍存在一定轻微冲击;搭建基于机电检测方案的锥齿轮组自动变速装置试验平台,实现了档位自动变换功能,进一步验证了螺旋非圆齿轮基本啮合原理且锥齿轮组改造设计方案具备一定的可行性。

相交轴螺旋非圆齿轮啮合传动研究

为了将非圆齿轮应用到变速器中,提出一种实现相交轴变传动比运动的螺旋非圆齿轮副,并对其啮合原理进行研究。定义了该非圆齿轮的螺旋节曲线,给出传动比公式及齿轮副周向纯滚动条件,建立了基于包络法加工非圆齿廓数学模型;通过描述圆柱齿轮的各段齿面方程,结合共轭齿廓啮合基本定理,推导出了螺旋非圆齿轮的齿面方程,并验证两者瞬时啮合状态为线接触;利用数值计算软件,生成了精确的非圆齿面,分析了左右非圆齿廓外观特征,为进一步研究和应用提供了理论基础。

面接触齿轮传动原理及几何设计方法

为增大齿轮齿面间接触区域,减小接触应力,提出一种基于面接触的齿轮传动形式。根据平面连杆机构中高副低代原理,在齿面之间添加滑动块、改变齿廓形状,使齿面间点、线接触转变为面接触;利用复数矢量法建立内外啮合传动的运动学模型,得到传动比、角速度、角加速度方程;研究滑动块几何参数和理想条件下的尺寸约束方程,分析齿廓与滑动块之间的相对位置,得出主动齿轮、从动齿轮齿数选择的临界条件,讨论不通过情况下的齿数选择范围。利用三维造型工具对面接触齿轮传动进行结构设计并仿真分析。研究结果表明:面接触齿轮传动仿真结果与理论预测结果一致,为其进一步推广和应用提供了依据。

船舶无轴轮缘推进动态特性数值研究

基于数值方法对船舶无轴轮缘推进动态特性开展研究。首先,基于CFD方法获取无轴轮缘推进器敞水性能,基于切比雪夫多项式拟合获得了无轴轮缘推进器四象限性能曲线。然后,构建船-桨耦合动态仿真数学模型以及开发仿真程序。最后,通过算例对无轴推进船舶典型的起动和停机的动态特性仿真,与试验对比验证方法的有效性。与传统推进对比表明:无轴轮缘推进器超载力矩更低、响应更快。本文研究可为无轴轮缘推进器的设计提供指导,提升船舶采用无轴轮缘推进机动性能和可靠性。

新型摆线齿形谐波齿轮传动设计与分析

谐波传动齿形对其啮合性能具有显著影响,为显著提升谐波传动啮合性能,本文采用公切线式新摆线齿形作为柔轮齿廓,基于包络法精确共轭理论对新摆线齿形谐波传动共轭区域与共轭齿廓,齿形参数对共轭特性的影响,啮合侧隙分布趋势以及重合度情况开展研究。研究结果表明,所提出的新摆线齿形谐波传动存在两个大小相异的共轭区、存在兼顾“二次共轭现象”与“二点共轭现象”的双共轭齿廓,该齿廓啮合弧长更长,啮合侧隙分布更均匀,重合度更高,啮合性能明显优于渐开线齿形谐波传动。