新型的折杆式舵机摆动机构原理研究和仿真

周蓓等

摘要：该文对一种新型的折杆式舵机摆动机构进行了原理方面的深入研究，确定了折杆自转和公转的关系，通过轨迹计算机仿真，得出了在工程运用中折杆折角为小角度的结论以及自转角速度与公转角速度的关系。

关键词：新型舵机摆动机构；公转；自转；折角；计算机仿真

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）14-0237-02

通常所用的的舵机摆动机构安装在舱内，通过驱动舵轴使得对舵进行摆动控制。这种摆动机构占用舱内空间；同时对于大翼展的舵，其系统刚度较差，舵在气流以及惯性力的作用下有可能会发生颤振。折杆式舵机是国际上出现的一种新的控制面的操纵方法。对于摆动后缘舵，它可以安装在狭长的固定翼中不占用舱内空间，输出端支撑在舵中直接驱动舵摆动；且系统刚度好，对气动特性不敏感。

折杆式摆舵机构是一种空间机构，本文对其运动原理做简单分析，并给出机构运动得以实现的重要参数。

1 机构运动简介

折杆机构可以简化为一根折杆，输入段是旋转运动，输出段是摆动。

折杆机构原理图如下：

折杆折角为[θ]，左端是输入端，右端是输出端。输入运动为：杆的左端绕着公转轴线转动的同时也绕着自转轴线转动，即其公转的同时自转。输出运动为：折杆右段平面摆动即折杆有端Z向位移为零，且输出摆角为[±2θ]。

如何使Z向位移为零，以及对于折杆的机构参数有什么要求，下面对此问题进行研究。

2 输出端轨迹分析

2.1 轨迹分析

设公转角速度为[ω1]，自转角速度为[ω2]，折杆折角为[θ]。

3 结构参数的要求

在折杆具体的结构实现过程中，是用一简单的行星轮系来实现自转角速度与公转角速度之间的关系。由[tgθ1cosθ=tgθ22]可知，自转角速度[ω2]与公转角速度[ω1]之间的关系不可能为定值。

此时自转角速度与公转角速度的关系用[y=2x]的直线拟和存在偏差比折角[θ]为6°时大。所以自转角速度与公转角速度为2倍的关系符合折角为小角度的关系。也就是说折杆在工程运用中要求折角[θ]为小角度。

4 结论

新型的折杆式舵机摆动机构安装在狭长的固定翼中不占用舱内空间且系统刚度好，相对传动舵机在以上方面具有优势。本文对新型的折杆式舵机摆动机构进行了运动学分析与计算机仿真，给出了其速度输入关系、机构设计参数以及约束条件，对于折杆式舵机摆动机构设计以及工程运用具有重要意义。

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