船載雷達回程誤差分析及消隙設計

如圖2所示，對處于閉環(huán)前的傳動(dòng)鏈G1，其回程誤差將影響伺服精度；對處于閉環(huán)內前向通路上的傳動(dòng)鏈G2，其回程誤并不影響伺服精度，但對穩定性有重大的影響；對處于閉環(huán)內反饋回路上的傳動(dòng)鏈G3，其回程誤差對伺服精度及穩定性均有影響；對處于閉環(huán)后的傳動(dòng)鏈G4，其回程誤差影響數據的傳遞精度。
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)一般折算到節圓切向上來(lái)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(gè)方面。
1)每個(gè)齒輪輪齒的減薄量及其誤差。為了補償制造、裝配時(shí)的誤差，補償溫度變形、彈性交形，避免輪齒卡死，同時(shí)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(zhù)嚙合力的方向緊靠外環(huán)，當反向驅動(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：結構措施和電路措施。
2．1 結構措施
2．1．1 合理設計傳動(dòng)鏈
適當地提高零部件本身的精度，合理地設計傳動(dòng)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(dòng)型式。一般來(lái)說(shuō)，圓柱直齒與斜齒齒輪機構的經(jīng)濟精度較高，蝸桿蝸輪機構次之，圓錐齒輪則更次之。在行星齒輪機構方面，諧波齒輪精度最高，漸開(kāi)線(xiàn)行星齒輪機構、少齒差行星齒輪機構次之，擺線(xiàn)針輪行星齒輪機構則更次之。
2)合理確定級數和分配各級傳動(dòng)比。減少傳動(dòng)級數，就可減少零件數量，也就減少了產(chǎn)生誤差的來(lái)源。對于雷達減速傳動(dòng)鏈，各級傳動(dòng)鏈從高速級開(kāi)始，逐級遞增，且在結構空間允許的前提下，盡量提高末級傳動(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)機構(如圓錐齒輪機構、蝸桿蝸輪機構)適宜布置在高速軸上，這樣可減小低速軸上的誤差。
2．1．2 采用消隙機構
消隙機構的型式很多，下面簡(jiǎn)單介紹3種。
1)中心距可調消隙機構 在裝配時(shí)根據嚙合情況調整中心距，以達到減小齒隙的目的。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計成中心距可調，最為有利。
2)彈簧加栽浮動(dòng)齒輪消除機構 這種方法是依靠彈簧加載，使齒與齒緊密?chē)Ш隙_到消除的目的。
3)雙傳動(dòng)鏈彈簧加栽消隙機構 它有兩臺伺服電機，各自通過(guò)一套齒輪箱后驅功末級大齒輪。這兩臺伺服電機的激磁繞組是串聯(lián)的，以使它們的激磁電流和轉矩常數相同。電機的后伸軸分別通過(guò)一對錐齒輪與預載扭簧相連，預載扭簧給傳動(dòng)系統中的齒輪加了一個(gè)偏置轉矩，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)伺服電機到末級大齒輪，這兩個(gè)電機分別加電控制：低負載力距時(shí)，在這兩個(gè)電機之間建立一個(gè)偏置電壓或偏置電流，從而得到一個(gè)偏置轉矩，消除齒隙；而高負載力矩時(shí)，偏置轉矩自行取消，負載力矩由兩個(gè)電機分擔。采用雙傳動(dòng)鏈電消隙機構可以顯著(zhù)減小回程誤差。

3 電消隙設計
3．1 力矩偏置電路
在電消隙機構中，兩個(gè)伺服電機分別由兩套可控硅功率放大器控制。相對功率放大器來(lái)講，假定1#馬達電樞正接，2#馬達電樞反接。1#馬達和2#馬過(guò)中的電流都可分為兩部份Id和I偏，Id是馬達驅動(dòng)負載的電流，但必須Id1和Id2方向相反才能驅動(dòng)負載運動(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)生大小相等方向對頂的偏置力矩。