雷达阵面驱动丝杠误差对同步精度影响研究

包汉伟 肖佩 康伟 孙启鹏 李刚炎

摘要：本文以雷达阵面双丝杠驱动机构为研究对象，通过理论解析，得出双丝杠驱动机构移动件丝杠的综合误差表达公式;提出一种在轴向位移差与偏斜误差共同作用下，用于衡量双丝杠同步精度的不同步度的计算方法，并分析这两误差对同步精度的影响。

关键词：双丝杠驱动机构;轴向位移差;同步精度

前言

目前，车载雷达举升主要采用液压驱动或丝杠驱动。由于双丝杠驱动机构相对单丝杠驱动机构能承受更大载荷、传动更加平稳，因而双丝杠驱动机构逐渐应用于大型天线的架设与收装。左右丝杠的加工误差、装配误差和使用误差会影响到双丝杠驱动机构的同步精度;误差过大会导致天线阵面的扭曲变形，影响雷达使用性能。因此，本文通过研究丝杠误差与双丝杠驱动机构不同步度的关系及各参数对不同步度的影响，提出一种计算同步精度的方法。

图1双丝杠驱动机构示意图

如图1所示：伺服电机驱动螺母转动，进而驱动丝杠移动，从而将天线阵面举升。为方便研究，将天线阵面等效为质量均匀分布的块状结构。

1.雷达阵面驱动丝杠机构的误差分析

由于加工误差、装配误差和使用误差的存在，将会导致丝杠螺母机构在传动过程中，丝杠的移动量出现误差。通过误差合成理论将各误差综合，计算得到丝杠的综合误差。

（1）丝杠机构的加工误差

丝杠机构的加工误差包括螺距累计误差、中经尺寸一致性误差、丝杠大径跳动误差和螺纹中径尺寸误差，均属于系统误差。

（1）丝杠机构的加工误差

丝杠机构的加工误差包括螺距累计误差、中经尺寸一致性误差、丝杠大径跳动误差和螺纹中径尺寸误差，均属于系统误差。因主要研究丝杠轴向的误差，故主要考虑螺距累积误差。螺距累积公差随丝杠轴向移动距离增大而相应增大。

（2）丝杠机构的装配误差

丝杠机构的装配误差主要为丝杠螺母偏斜误差，如图2所示。它影响着双丝杆驱动机构的同步精度。由于装配时偏斜角?就被固定，为了保证研究的可靠性，本文将其中一根驱动丝杠机构偏斜量取最大值，另一根为理想状态。显见，周期误差和螺距累积误差的共同影响着丝杠机构的传动精度。

2.雷达阵面双丝杠驱动机构不同步度的计算方法

在本双丝杠驱动机构中，左右两螺母同步转动，从而推动两丝杠同步移动。在传动过程中会因误差导致左右丝杠运动不同步，本文将不同步度作为双丝杠驱动机构同步精度的评价指标。

不同步度是双丝杠驱动机构在传动过程中，由于丝杠的轴向误差值不同，导致左右丝杠无法达到同步运动，即双丝杠驱动机构中左右丝杠存在轴向位移差;其值等于左右丝杠偏斜误差差值与轴向位移差之和。

图3驱动丝杠机构示意图

如图3所示，建立举升机构从双丝杠到天线阵面的运动方程：

3.雷达阵面驱动丝杠机构误差对同步精度的影响分析

根据上述理论公式，结合工程实例，采用MATLAB软件，带入加工图纸和装配图纸中的参数，可以得到双丝杠不同步度的变化趋势及变化范围。因螺距累积误差随丝杠伸长逐渐变大，故总体上不同步度随着丝杠的伸长量逐渐变大，如图5所示。

图5 不同步度随丝杠伸长量变化规律

为了更好地研究不同步度的变化规律，对理论公式中轴向跳动误差、轴向位移误差进行研究，分析其对不同步度的影响。

图6 不同步度随轴向跳动、位移误差变化的规律

图7 轴向跳动误差对不同步度的影响

图8轴向移动误差对不同步度的影响

图6为轴向跳动误差和轴向位移误差同时变化分别对不同步度的影响;图7、8为轴向跳动误差和轴向位移误差分别变化对不同步度的影响。由以上三图可以看出，随着轴向跳动误差与轴向位移误差的变大，不同步度呈上升趋势。其中轴向跳动误差影响相对平稳，而轴向位移误差对不同步度影响较大，更容易产生不同步度，因此减少径向圆跳动误差和同轴度误差，能更好地减少不同步度，保证同步精度。

4.结论

本文通过分析丝杠螺母机构中移动件丝杠的误差，推导出其综合误差计算式;以双丝杠驱动机构为对象，推导出用于评价其同步精度的不同步度的计算公式;通过仿真计算和分析，得到双丝杠驱动机构不同步度的变化规律，并研究了重要参数对不同步度的影响。

参考文献：

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