滚珠丝杠传动电动舵机低温转速下降问题初探

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1、第30卷第2期战术导弹控制技术V0l_3ONo．22013年6月ControlTechnologyofTacticalMissileJun．2013滚珠丝杠传动电动舵机低温转速下降问题初探肖中卓，王永乐，刘涛(北京自动化控制设备研究所，北京100074)摘要：输出转速是电动舵机一项重要技术指标，为解决某型滚珠丝杠传动电动舵机低温转速大幅降低的问题，对传动结构进行理论计算和有限元分析，提出有效的解决措施，并进行试验验证。试验结果表明，解决措施有效可行，对工作在宽温度范围的其他传动机构设计具有普遍意义。关键词：滚珠丝杠传动；电动舵机；低温；转速中图分类号：V448文献标识码

2、：A文章编号：(2013)02-038-4Researchonthelowspeedproblemofball--screw-·driveelectricactuatorXIAOZhong—zhuo，WANGYong—le，LIUTao(BeijingInstituteofAutomaticControlEquipment，Beijing100074，China)Abstract：Outputspeedofelectricactuatorisanimportanttechnicalindicator．Inordertosolvelowspeedproblemofatyp

3、eofball—screw—driveelectricactuator，throughtheoreticalcalculationandfiniteelementanalysisofhetransmissionstruc—ture，effectivemeasureisputforwardandtested．Thetestresultsshowthatthesolutionisfeasibleandeffective，andhaspositivesignificancetothedesignofothertransmissionmechanismwhichworksove

4、rawidetemperaturerange．Keywords：ball—screw—drive；electricactuator；lowtemperature；speed引言应用也日益广泛，滚珠丝杠传动舵机主要由电机、随着人们对滚珠丝杠副高精度、高效率、高寿齿轮减速器、滚珠丝杠减速器、连杆机构、输出轴命等特点的不断了解，现在滚珠丝杠副也越来越多以及位置反馈装置等部件组成，主要传动示意图见地用于航天航空及卫星等高空领域⋯，滚珠丝杠传图1。动电动舵机(以下简称“舵机”)在航空航天领域的图1滚珠丝杠舵机传动示意图由于航空航天领域的舵机工作温度范围较宽，的温度时，转速明显下降

5、，甚至出现舵机停转的现因此容易出现输出转速异常问题，即在常温测试象。对此，迫切需要采取有效的解决措施来提高舵时，转速能够满足总体要求，但在低温45％或更低机的低温转速，满足全温度范围的使用要求。收稿Et期：2013-03—18；修回日期：2013-04—10作者简介：肖中卓(1978一)，女，硕士，高工，主要从事舵机设计方面的研究。第2期滚珠丝杠传动电动舵机低温转速下降问题初探391舵机转速异常问题甚至停转现象，针对此问题，随机抽取4台该型舵1．1问题现象机进行常温及高低温转速测试，舵机转速测试数据某型舵机在低温工作过程中经常出现转速偏低如表1所示。表1舵机转速测试数据

6、温度测试项目1#2#3#4#20℃109．2l04．9101．9101．9_45℃转速(。／s)48．148．748．953．660℃119110108108由表1可知：该型舵机在_45℃低温下的转速仅状态下，滑动套筒的收缩量大于螺母套筒的收缩为20cI=转速的40％～60％。量，从而导致二者之间的间隙配合在低温状态下变1．2问题定位为过盈配合，进而引起滚珠丝杠传动困难，出现舵通过对电机、舵机传动结构一级舵机润滑脂等机转速异常问题。螺母套筒外圆与滑动套筒内孔的方面的排查，确定该型舵机低温转速下降明显的主滑动配合如图2所示。要原因定位在：滑动套筒固定在舵机壳体上，低温图2

7、螺母套简外圆与滑动套筒内孑L的滑动配合2传动结构机理分析螺母套筒和滑动套筒两种材料的线胀系数如表2．1理论计算2所示。表2螺母套简和滑动套筒的线胀系数名称材料线胀系数(10-6／~C)螺母套筒圆钢GCr15YB9—68(铬轴承钢)11(20℃)滑动套筒圆棒QAll0-4"-4R30较高GB13808-92(铝青铜)17．1(20℃)壳体2A12T4(铝带板)22．7(20℃)螺母套筒和滑动套筒的配合结构示意图如图3——材料的线胀系数，1O一6／℃；所示。D——圆环内径，mm；金属圆环(筒)冷缩后内孔的变化量通用公式B——圆环厚度径，mm。