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原文传递一种内驱动式舵机的研究

论文题名：	一种内驱动式舵机的研究
关键词：	舰船液压舵机;驱动机构;传动原理;动态性能
摘要：	本文是重庆市科技攻关项目“智能液压舵机关键技术及产业化（项目号：CSTC2008AB3037）”中的关键技术部分，需要研发一种新型的舰船液压舵机。为此本文利用逆螺旋力矩放大的结构，创新性地将整个舵机的驱动机构内置于船舶上舵杆内，提出了内驱动式舵机，并已申请发明专利——驱动机构位于舵柄内的舰船舵机（发明专利号：ZL2004100106.8）。其最大优点为在满足船舶承载要求下，将原来舵机所占的舵机舱空间缩小为一根圆柱杆的体积，可节省舵机舱80％的空间；并且与同规格的其他类型舵机相比较，其扭矩特性、密封性、可靠性、效率均更优，功率密度最大。该舵机可应用于国内外各种船舶，尤其是水下舰船。本文基于逆螺旋传动的原理设计出了一种满足项目要求的内驱动式舵机，并制造出样机进行相关实验。本文研究的主要内容可以概括如下：　　①介绍了国内外现有各种船舶舵机的发展现状及主要特点，详细地分析了往复式、回转式舵机的国内外研究现状和发展趋势，针对项目提出的设计要求，提出了本文的研究内容。　　②介绍了逆滚动螺旋传动的原理，并基于该原理提出了内驱动式舵机，对内驱动式舵机的结构组成和传动原理进行了介绍，对内驱动式舵机的静力学和运动学进行了分析，总结出内驱动式舵机的特点。　　③对内驱动式舵机的重要组成部分即滚动螺旋副的运动特性、等效模型、额定静负荷和效率进行了分析，利用赫兹接触理论对滚动螺旋副的弹性接触状况进行了分析，为机构设计提供理论基础。对机构的刚度进行了公式推导，为机构的刚度校核提供了理论基础；介绍了各参数的优化选择，对机构的优化设计提供理论基础。　　④在上一章理论分析的基础上，提出了一套大螺旋升角传动机构的设计计算方法及强度、刚度校核计算方法，并针对项目设计要求设计出高功率密度的内驱动式舵机。对内驱动式舵机的设计过程、强度与刚度校核过程、结构的创新设计进行了描述。最后，对内驱动式舵机的密封进行了介绍。　　⑤利用三维设计软件Pro/Engineer对内驱动式舵机的各零部件进行实体建模及虚拟装配。利用虚拟样机仿真分析软件ADAMS建立舵机的虚拟样机模型，进行动力学仿真，以验证舵机运动原理的正确性。利用ANSYS Workbench软件对内驱动式舵机进行有限元静力学分析，得出各零件的受力情况。对内驱动式舵机进行模态数值计算，分析舵机的动态性能。　　⑥针对大升角的内螺旋槽加工的难点，提出了几种加工方法，并制造出了样机。对样机进行了负载实验、转舵角度输出范围的实验和转舵时间的实验。　　⑦总结了本文取得的主要研究成果，对后续需要进行的研究工作进行了展望。
作者：	杨仁强
专业：	机械制造及其自动化
导师：	梁锡昌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文