雷達陣面驅動絲杠誤差對同步精度影響研究

包漢偉 肖佩 康偉 孫啟鵬 李剛炎

摘要：本文以雷達陣面雙絲杠驅動機構為研究對象，通過理論解析，得出雙絲杠驅動機構移動件絲杠的綜合誤差表達公式;提出一種在軸向位移差與偏斜誤差共同作用下，用于衡量雙絲杠同步精度的不同步度的計算方法，并分析這兩誤差對同步精度的影響。

關鍵詞：雙絲杠驅動機構;軸向位移差;同步精度

前言

目前，車載雷達舉升主要采用液壓驅動或絲杠驅動。由于雙絲杠驅動機構相對單絲杠驅動機構能承受更大載荷、傳動更加平穩，因而雙絲杠驅動機構逐漸應用于大型天線的架設與收裝。左右絲杠的加工誤差、裝配誤差和使用誤差會影響到雙絲杠驅動機構的同步精度;誤差過大會導致天線陣面的扭曲變形，影響雷達使用性能。因此，本文通過研究絲杠誤差與雙絲杠驅動機構不同步度的關系及各參數對不同步度的影響，提出一種計算同步精度的方法。

圖1雙絲杠驅動機構示意圖

如圖1所示：伺服電機驅動螺母轉動，進而驅動絲杠移動，從而將天線陣面舉升。為方便研究，將天線陣面等效為質量均勻分布的塊狀結構。

1.雷達陣面驅動絲杠機構的誤差分析

由于加工誤差、裝配誤差和使用誤差的存在，將會導致絲杠螺母機構在傳動過程中，絲杠的移動量出現誤差。通過誤差合成理論將各誤差綜合，計算得到絲杠的綜合誤差。

（1）絲杠機構的加工誤差

絲杠機構的加工誤差包括螺距累計誤差、中經尺寸一致性誤差、絲杠大徑跳動誤差和螺紋中徑尺寸誤差，均屬于系統誤差。

（1）絲杠機構的加工誤差

絲杠機構的加工誤差包括螺距累計誤差、中經尺寸一致性誤差、絲杠大徑跳動誤差和螺紋中徑尺寸誤差，均屬于系統誤差。因主要研究絲杠軸向的誤差，故主要考慮螺距累積誤差。螺距累積公差隨絲杠軸向移動距離增大而相應增大。

（2）絲杠機構的裝配誤差

絲杠機構的裝配誤差主要為絲杠螺母偏斜誤差，如圖2所示。它影響著雙絲桿驅動機構的同步精度。由于裝配時偏斜角?就被固定，為了保證研究的可靠性，本文將其中一根驅動絲杠機構偏斜量取最大值，另一根為理想狀態。顯見，周期誤差和螺距累積誤差的共同影響著絲杠機構的傳動精度。

2.雷達陣面雙絲杠驅動機構不同步度的計算方法

在本雙絲杠驅動機構中，左右兩螺母同步轉動，從而推動兩絲杠同步移動。在傳動過程中會因誤差導致左右絲杠運動不同步，本文將不同步度作為雙絲杠驅動機構同步精度的評價指標。

不同步度是雙絲杠驅動機構在傳動過程中，由于絲杠的軸向誤差值不同，導致左右絲杠無法達到同步運動，即雙絲杠驅動機構中左右絲杠存在軸向位移差;其值等于左右絲杠偏斜誤差差值與軸向位移差之和。

圖3驅動絲杠機構示意圖

如圖3所示，建立舉升機構從雙絲杠到天線陣面的運動方程：

3.雷達陣面驅動絲杠機構誤差對同步精度的影響分析

根據上述理論公式，結合工程實例，采用MATLAB軟件，帶入加工圖紙和裝配圖紙中的參數，可以得到雙絲杠不同步度的變化趨勢及變化范圍。因螺距累積誤差隨絲杠伸長逐漸變大，故總體上不同步度隨著絲杠的伸長量逐漸變大，如圖5所示。

圖5?不同步度隨絲杠伸長量變化規律

為了更好地研究不同步度的變化規律，對理論公式中軸向跳動誤差、軸向位移誤差進行研究，分析其對不同步度的影響。

圖6?不同步度隨軸向跳動、位移誤差變化的規律

圖7?軸向跳動誤差對不同步度的影響

圖8軸向移動誤差對不同步度的影響

圖6為軸向跳動誤差和軸向位移誤差同時變化分別對不同步度的影響;圖7、8為軸向跳動誤差和軸向位移誤差分別變化對不同步度的影響。由以上三圖可以看出，隨著軸向跳動誤差與軸向位移誤差的變大，不同步度呈上升趨勢。其中軸向跳動誤差影響相對平穩，而軸向位移誤差對不同步度影響較大，更容易產生不同步度，因此減少徑向圓跳動誤差和同軸度誤差，能更好地減少不同步度，保證同步精度。

4.結論

本文通過分析絲杠螺母機構中移動件絲杠的誤差，推導出其綜合誤差計算式;以雙絲杠驅動機構為對象，推導出用于評價其同步精度的不同步度的計算公式;通過仿真計算和分析，得到雙絲杠驅動機構不同步度的變化規律，并研究了重要參數對不同步度的影響。

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