含运动副间隙的舵机用空间4R执行机构动态特性研究

张华，宋梅利，杜英杰

(南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094)

0 引言

弹道修正技术以其低成本、高精度等优点，逐渐成为制导弹药技术研究的热门领域[1]，其中以电动舵机操作鸭舵的修正技术来进行弹道二维修正，能够提供较强的修正能力，对提高弹药的打击精度有重要意义[2]。在实际舵机系统中，间隙的存在会使舵翼的偏转产生偏差，降低系统的运动精度；当舵机系统含间隙时，运动副之间会产生碰撞和冲击，恶化机构的动态特性[3]。

国内外研究人员对含间隙机构动力学问题进行了大量的分析和研究。DUBOWSKY S等[4]基于牛顿法的二状态模型，对含间隙机构的动力学特性进行了定量分析；FUNABASHI H等[5]基于牛顿法，对不同运动副存在间隙时进行了分类建模，并且通过与大量的实验结果进行对比，验证了所建模型的合理性。MIEDEMA B等[6]基于动量定理，将运动副间隙的状态分为3种，即接触、分离和碰撞。FURUHASHI T等[7]基于连续接触模型对存在多个转动副间隙的四杆机构建模，并使用拉格朗日方法建立了该机构的运动方程。目前针对含间隙的舵机用空间4R机构的研究较少且普遍未考虑因弹性体变形而引起的动态特性变化。对于多体系统，各个零件材料不尽相同，分析间隙和柔性体对机构动态特性的影响具有实际意义。

本文主要针对舵机用空间4R执行机构，利用L-N接触力模型和修正的Coulomb摩擦力模型，仿真分析不同间隙大小对机构动态特性的影响，探究机构间隙尺寸的最佳范围。……