船載雷達(dá)回程誤差分析及消隙設(shè)計

如圖2所示，對處于閉環(huán)前的傳動鏈G1，其回程誤差將影響伺服精度；對處于閉環(huán)內(nèi)前向通路上的傳動鏈G2，其回程誤并不影響伺服精度，但對穩(wěn)定性有重大的影響；對處于閉環(huán)內(nèi)反饋回路上的傳動鏈G3，其回程誤差對伺服精度及穩(wěn)定性均有影響；對處于閉環(huán)后的傳動鏈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
傳動鏈的回差是各個齒輪副上回差的綜合，而各個齒輪副上的回差則是每個齒輪上的回差以及箱體孔中心距誤差的綜合。每個齒輪上的回差則是齒輪本身、軸、軸承等零部件在制造、裝配時的誤差綜合。考慮回程誤差因素時一般折算到節(jié)圓切向上來綜合，即對切向齒隙進(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方面。
1)每個齒輪輪齒的減薄量及其誤差。為了補(bǔ)償制造、裝配時的誤差，補(bǔ)償溫度變形、彈性交形，避免輪齒卡死，同時也為了貯存潤滑劑，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)動時，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)生一個小角度的轉(zhuǎn)動，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)計傳動鏈
適當(dāng)?shù)靥岣吡悴考旧淼木?，合理地設(shè)計傳動鏈，可以減少零部件制造、裝配誤差對回差的影響。
1)合理選擇傳動型式。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)合理確定級數(shù)和分配各級傳動比。減少傳動級數(shù)，就可減少零件數(shù)量，也就減少了產(chǎn)生誤差的來源。對于雷達(dá)減速傳動鏈，各級傳動鏈從高速級開始，逐級遞增，且在結(jié)構(gòu)空間允許的前提下，盡量提高末級傳動比。采用大的傳動比，可使從動輪半徑增大，從而提高了角值精度。
3)合理布置傳動鏈。在減速傳動中，精度較低的傳動機(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，下面簡單介紹3種。
1)中心距可調(diào)消隙機(jī)構(gòu) 在裝配時根據(jù)嚙合情況調(diào)整中心距，以達(dá)到減小齒隙的目的。對于減速輪系，最后一級的齒輪副對回差的影響最大，因此將最后一級齒輪副設(shè)計成中心距可調(diào)，最為有利。
2)彈簧加栽浮動齒輪消除機(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)雙傳動鏈彈簧加栽消隙機(jī)構(gòu) 它有兩臺伺服電機(jī)，各自通過一套齒輪箱后驅(qū)功末級大齒輪。這兩臺伺服電機(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錐齒輪與預(yù)載扭簧相連，預(yù)載扭簧給傳動系統(tǒng)中的齒輪加了一個偏置轉(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相同的傳動鏈連接兩個伺服電機(jī)到末級大齒輪，這兩個電機(jī)分別加電控制：低負(fù)載力距時，在這兩個電機(jī)之間建立一個偏置電壓或偏置電流，從而得到一個偏置轉(zhuǎn)矩，消除齒隙；而高負(fù)載力矩時，偏置轉(zhuǎn)矩自行取消，負(fù)載力矩由兩個電機(jī)分擔(dān)。采用雙傳動鏈電消隙機(jī)構(gòu)可以顯著減小回程誤差。

3 電消隙設(shè)計
3．1 力矩偏置電路
在電消隙機(jī)構(gòu)中，兩個伺服電機(jī)分別由兩套可控硅功率放大器控制。相對功率放大器來講，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)動負(fù)載的電流，但必須Id1和Id2方向相反才能驅(qū)動負(fù)載運動；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>