機(jī)電作動(dòng)器的大量使用已成為多電和全電飛機(jī)的發(fā)展趨勢,隨著對航空航天領(lǐng)域機(jī)電作動(dòng)器尺寸、精度及性能要求的提高,滾珠絲杠直線作動(dòng)器在承載能力、行程壽命、摩擦和效率等方面的問題日漸明顯,近年來,滾柱絲杠直線作動(dòng)器解決了滾珠絲杠直線作動(dòng)器存在的問題,以其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的性能得到廣泛應(yīng)用。永磁同步電機(jī)以其高效率、高功率密度和高轉(zhuǎn)矩密度的特點(diǎn),在航空航天領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,其作為滾柱絲杠直線作動(dòng)器的執(zhí)行部件,有限的尺寸對電機(jī)電磁性能的發(fā)揮有極大的限制,永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)的好壞對機(jī)電作動(dòng)器的整體性起決定性作用。本文針對有限的尺寸內(nèi)最大極限的發(fā)揮電機(jī)性能,實(shí)現(xiàn)電機(jī)快速響應(yīng)性能和平穩(wěn)性能,設(shè)計(jì)了一種集成式滾柱絲杠直線作動(dòng)器用永磁同步電機(jī),為設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)電機(jī)提供理論依據(jù),具有重要意義。本文首先分析了航空航天領(lǐng)域永磁同步電機(jī)所面臨的問題和關(guān)鍵技術(shù),按照給定的性能指標(biāo),確定電機(jī)各部件結(jié)構(gòu)和材料。采用解析法計(jì)算電機(jī)尺寸,分析永磁體和外磁路的等效模型,給出PMSM整體的等效模型,分析主磁導(dǎo)和漏磁導(dǎo)、漏磁系數(shù)和空載漏磁系數(shù)之間的關(guān)系。其次,確定電機(jī)仿真流程,采用ANSYS中的RMxprt模塊對電機(jī)初步建模,在Max... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

行星滾柱絲杠副結(jié)構(gòu)組成

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文21.2集成絲杠作動(dòng)器概述1.2.1絲杠作動(dòng)器的原理滾珠絲杠直線作動(dòng)器是絲杠與螺母之間以滾珠為滾動(dòng)體的絲杠副，是在絲杠和螺母上分別加工出圓弧形螺旋槽，這兩個(gè)圓弧槽合起來便形成了螺旋滾道，在滾道內(nèi)裝入滾珠，當(dāng)絲杠相對螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在螺旋滾道內(nèi)滾動(dòng)，迫使二者發(fā)生軸向相時(shí)運(yùn)動(dòng)。為避免滾珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能返回絲杠螺母之間構(gòu)成一個(gè)閉合回路。而滾柱絲杠直線作動(dòng)器是通過在絲杠周圍設(shè)置若干行星螺紋滾柱，可大幅增加傳動(dòng)過程中絲杠副的受力接觸而積，使機(jī)構(gòu)可以承受更大的載荷和沖擊，可靠性高，承載能力大、壽命高、抗沖擊性強(qiáng)、剛度大，且非常適合用于高速重載工作的應(yīng)用場合[5]。滾柱絲杠直線作動(dòng)器由絲杠、滾柱、螺母、內(nèi)齒圈和行星架組成，其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過滾柱的行星運(yùn)動(dòng)傳遞給螺母，轉(zhuǎn)換為螺母的直線運(yùn)動(dòng)。滾柱作為滾柱絲杠中的滾動(dòng)體，由螺紋和端部齒輪組成，是動(dòng)力傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，如圖1.2所示。圖1.1行星滾柱絲杠副結(jié)構(gòu)組成圖1.2行星滾柱絲杠副滾柱結(jié)構(gòu)滾柱絲杠直線作動(dòng)器作為一種高性能的直線傳動(dòng)裝置，憑借其優(yōu)越的性能和特殊的結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于高檔數(shù)控機(jī)床、超精密儀器儀表、高端武器裝備、高端醫(yī)療設(shè)備和航空航天等領(lǐng)域。滾珠絲杠直線作動(dòng)器和滾柱絲杠直線作動(dòng)器兩者相同之處在于：1.都是作為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；2.都是以滾動(dòng)摩擦傳動(dòng)的，可以減小傳動(dòng)過程中的摩擦阻力。兩者不同之處在于：1.滾珠絲杠是點(diǎn)接觸，而滾柱絲杠是面接觸；2.滾珠絲杠是以滾珠作為滾動(dòng)體，而滾柱絲杠是以滾柱作為滾動(dòng)體。近年來，滾柱絲杠直線作動(dòng)器以其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用，原因在于：

速度和加速度，克服了滾珠直徑對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的限制，可以采用比滾珠絲杠副更小的導(dǎo)程，實(shí)現(xiàn)小導(dǎo)程下的高速運(yùn)動(dòng)，振幅和噪音均較��；4.由于滾柱絲杠直線作動(dòng)器的非圓弧螺紋具有很小的導(dǎo)程角，特別利于提高絲杠傳動(dòng)的精度，因此，可以實(shí)現(xiàn)微精密進(jìn)給，提高傳動(dòng)精度[8]。1.2.2滾柱絲杠直線作動(dòng)器的分類根據(jù)滾柱絲杠直線作動(dòng)器與電機(jī)配合方式的不同，可分為非一體式滾柱絲杠直線作動(dòng)器和一體式滾柱絲杠直線作動(dòng)器（即集成式滾柱絲杠直線作動(dòng)器）兩種。其中，非一體式是將滾柱絲杠在外部與電機(jī)的輸出軸通過齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，如圖1.3所示；一體式是將轉(zhuǎn)子內(nèi)部掏空，轉(zhuǎn)子內(nèi)表面設(shè)有螺紋線，將滾柱絲杠組件嵌入而成的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出軸經(jīng)由其外圓周的螺旋線，通過行星分布的滾柱與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)表而的螺旋線嚙合運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生推出或回退的運(yùn)動(dòng)，將電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件集成安裝，且能夠阻隔空氣中的污染物，即使在惡劣環(huán)境下也能夠正常運(yùn)行，其結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。圖1.3非一體式滾柱絲杠直線作動(dòng)器圖1.4一體式滾柱絲杠直線作動(dòng)器相比之下，在有限尺寸和惡劣的使用環(huán)境中，外部連接方式不能滿足要求，選用內(nèi)部放置的方式可以減少系統(tǒng)的尺寸和重量，提高電機(jī)的響應(yīng)速度。綜上所述，一體化電力作動(dòng)器的體積限制成為電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，研究減小永磁同步電機(jī)尺寸和降低電機(jī)的質(zhì)量、優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)的一體化作動(dòng)器具有重要意義和廣闊的應(yīng)用前景，成為眾多學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)。


本文編號：3577629