一種內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)的研究.pdf

1、本文是重慶市科技攻關(guān)項(xiàng)目“智能液壓舵機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化（項(xiàng)目號(hào)：CSTC2008AB3037）”中的關(guān)鍵技術(shù)部分，需要研發(fā)一種新型的艦船液壓舵機(jī)。為此本文利用逆螺旋力矩放大的結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新性地將整個(gè)舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)置于船舶上舵桿內(nèi)，提出了內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)，并已申請(qǐng)發(fā)明專利——驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于舵柄內(nèi)的艦船舵機(jī)（發(fā)明專利號(hào)：ZL2004100106.8）。其最大優(yōu)點(diǎn)為在滿足船舶承載要求下，將原來舵機(jī)所占的舵機(jī)艙空間縮小為一根圓柱桿的體積，可節(jié)省舵機(jī)艙8

2、0％的空間；并且與同規(guī)格的其他類型舵機(jī)相比較，其扭矩特性、密封性、可靠性、效率均更優(yōu)，功率密度最大。該舵機(jī)可應(yīng)用于國內(nèi)外各種船舶，尤其是水下艦船。本文基于逆螺旋傳動(dòng)的原理設(shè)計(jì)出了一種滿足項(xiàng)目要求的內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)，并制造出樣機(jī)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。本文研究的主要內(nèi)容可以概括如下：
　?、俳榻B了國內(nèi)外現(xiàn)有各種船舶舵機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及主要特點(diǎn)，詳細(xì)地分析了往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式舵機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)項(xiàng)目提出的設(shè)計(jì)要求，提出了本文的研究?jī)?nèi)容。

3、r>　　②介紹了逆滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的原理，并基于該原理提出了內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)，對(duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和傳動(dòng)原理進(jìn)行了介紹，對(duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)的靜力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析，總結(jié)出內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)的特點(diǎn)。
　?、蹖?duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)的重要組成部分即滾動(dòng)螺旋副的運(yùn)動(dòng)特性、等效模型、額定靜負(fù)荷和效率進(jìn)行了分析，利用赫茲接觸理論對(duì)滾動(dòng)螺旋副的彈性接觸狀況進(jìn)行了分析，為機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。對(duì)機(jī)構(gòu)的剛度進(jìn)行了公式推導(dǎo)，為機(jī)構(gòu)的剛度校核提供了理論基礎(chǔ)；介紹了各參數(shù)的

4、優(yōu)化選擇，對(duì)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　?、茉谏弦徽吕碚摲治龅幕A(chǔ)上，提出了一套大螺旋升角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法及強(qiáng)度、剛度校核計(jì)算方法，并針對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出高功率密度的內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)。對(duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)的設(shè)計(jì)過程、強(qiáng)度與剛度校核過程、結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了描述。最后，對(duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)的密封進(jìn)行了介紹。
　?、堇萌S設(shè)計(jì)軟件Pro/Engineer對(duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)的各零部件進(jìn)行實(shí)體建模及虛擬裝配。利用虛擬樣機(jī)仿真分析軟件ADA

5、MS建立舵機(jī)的虛擬樣機(jī)模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，以驗(yàn)證舵機(jī)運(yùn)動(dòng)原理的正確性。利用ANSYS Workbench軟件對(duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，得出各零件的受力情況。對(duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)式舵機(jī)進(jìn)行模態(tài)數(shù)值計(jì)算，分析舵機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。
　?、掎槍?duì)大升角的內(nèi)螺旋槽加工的難點(diǎn)，提出了幾種加工方法，并制造出了樣機(jī)。對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了負(fù)載實(shí)驗(yàn)、轉(zhuǎn)舵角度輸出范圍的實(shí)驗(yàn)和轉(zhuǎn)舵時(shí)間的實(shí)驗(yàn)。
　?、呖偨Y(jié)了本文取得的主要研究成果，對(duì)后續(xù)需要進(jìn)行的研究工作進(jìn)行了展