一種內(nèi)驅(qū)動式舵機的研究.pdf

1、本文是重慶市科技攻關項目“智能液壓舵機關鍵技術及產(chǎn)業(yè)化（項目號：CSTC2008AB3037）”中的關鍵技術部分，需要研發(fā)一種新型的艦船液壓舵機。為此本文利用逆螺旋力矩放大的結(jié)構，創(chuàng)新性地將整個舵機的驅(qū)動機構內(nèi)置于船舶上舵桿內(nèi)，提出了內(nèi)驅(qū)動式舵機，并已申請發(fā)明專利——驅(qū)動機構位于舵柄內(nèi)的艦船舵機（發(fā)明專利號：ZL2004100106.8）。其最大優(yōu)點為在滿足船舶承載要求下，將原來舵機所占的舵機艙空間縮小為一根圓柱桿的體積，可節(jié)省舵機艙8

2、0％的空間；并且與同規(guī)格的其他類型舵機相比較，其扭矩特性、密封性、可靠性、效率均更優(yōu)，功率密度最大。該舵機可應用于國內(nèi)外各種船舶，尤其是水下艦船。本文基于逆螺旋傳動的原理設計出了一種滿足項目要求的內(nèi)驅(qū)動式舵機，并制造出樣機進行相關實驗。本文研究的主要內(nèi)容可以概括如下：
　　①介紹了國內(nèi)外現(xiàn)有各種船舶舵機的發(fā)展現(xiàn)狀及主要特點，詳細地分析了往復式、回轉(zhuǎn)式舵機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，針對項目提出的設計要求，提出了本文的研究內(nèi)容。

3、r>　?、诮榻B了逆滾動螺旋傳動的原理，并基于該原理提出了內(nèi)驅(qū)動式舵機，對內(nèi)驅(qū)動式舵機的結(jié)構組成和傳動原理進行了介紹，對內(nèi)驅(qū)動式舵機的靜力學和運動學進行了分析，總結(jié)出內(nèi)驅(qū)動式舵機的特點。
　?、蹖?nèi)驅(qū)動式舵機的重要組成部分即滾動螺旋副的運動特性、等效模型、額定靜負荷和效率進行了分析，利用赫茲接觸理論對滾動螺旋副的彈性接觸狀況進行了分析，為機構設計提供理論基礎。對機構的剛度進行了公式推導，為機構的剛度校核提供了理論基礎；介紹了各參數(shù)的

4、優(yōu)化選擇，對機構的優(yōu)化設計提供理論基礎。
　?、茉谏弦徽吕碚摲治龅幕A上，提出了一套大螺旋升角傳動機構的設計計算方法及強度、剛度校核計算方法，并針對項目設計要求設計出高功率密度的內(nèi)驅(qū)動式舵機。對內(nèi)驅(qū)動式舵機的設計過程、強度與剛度校核過程、結(jié)構的創(chuàng)新設計進行了描述。最后，對內(nèi)驅(qū)動式舵機的密封進行了介紹。
　　⑤利用三維設計軟件Pro/Engineer對內(nèi)驅(qū)動式舵機的各零部件進行實體建模及虛擬裝配。利用虛擬樣機仿真分析軟件ADA

5、MS建立舵機的虛擬樣機模型，進行動力學仿真，以驗證舵機運動原理的正確性。利用ANSYS Workbench軟件對內(nèi)驅(qū)動式舵機進行有限元靜力學分析，得出各零件的受力情況。對內(nèi)驅(qū)動式舵機進行模態(tài)數(shù)值計算，分析舵機的動態(tài)性能。
　?、掎槍Υ笊堑膬?nèi)螺旋槽加工的難點，提出了幾種加工方法，并制造出了樣機。對樣機進行了負載實驗、轉(zhuǎn)舵角度輸出范圍的實驗和轉(zhuǎn)舵時間的實驗。
　?、呖偨Y(jié)了本文取得的主要研究成果，對后續(xù)需要進行的研究工作進行了展