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，其回程誤差影響數據的傳遞精度。
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。為了補償制造、裝配時的誤差，補償溫度變形、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)，當反向驅動時，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，將產生一個小角度的轉動，此角度即為由軸承游隙產生的回差。
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 合理設計傳動鏈
適當地提高零部件本身的精度，合理地設計傳動鏈，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構的經濟精度較高，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，漸開線行星齒輪機構、少齒差行星齒輪機構次之，擺線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比。減少傳動級數，就可減少零件數量，也就減少了產生誤差的來源。對于雷達減速傳動鏈，各級傳動鏈從高速級開始，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，下面簡單介紹3種。
1)中心距可調消隙機構 在裝配時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)彈簧加栽浮動齒輪消除機構 這種方法是依靠彈簧加載，使齒與齒緊密嚙合而達到消除的目的。
3)雙傳動鏈彈簧加栽消隙機構 它有兩臺伺服電機，各自通過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一對錐齒輪與預載扭簧相連，預載扭簧給傳動系統(tǒng)中的齒輪加了一個偏置轉矩，從而消除了齒隙。
2．2 電路措施
這種消隙方法是用兩個相同的傳動鏈連接兩個伺服電機到末級大齒輪，這兩個電機分別加電控制：低負載力距時，在這兩個電機之間建立一個偏置電壓或偏置電流，從而得到一個偏置轉矩，消除齒隙；而高負載力矩時，偏置轉矩自行取消，負載力矩由兩個電機分擔。采用雙傳動鏈電消隙機構可以顯著減小回程誤差。

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。相對功率放大器來講，假定1#馬達電樞正接，2#馬達電樞反接。1#馬達和2#馬過中的電流都可分為兩部份Id和I偏，Id是馬達驅動負載的電流，但必須Id1和Id2方向相反才能驅動負載運動；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，方向相同才能產生大小相等方向對頂的偏置力矩。