Adams低成本舵机系统设计(3)

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（1）最大舵偏角：±20°；

（2）机械限位角：22°；

（3）最大负载力矩：1Nm；

（4）舵机零偏：-0.3º～+0.3º；

（5）转速：S≥120°/s（1Nm 负载）；

（6）空转转速：400°/s；

（7）2°角输入，10Hz 相移＜30 º；1°角输入，20Hz 相移＜45 º；

（8）工作时间：≥60s；

（9）输入电源：功率驱动电压 24VDC,信号控制用+5V，1A； (10）稳态电流≤2A（四台）；瞬态电流≤4A（四台）；

2 舵机减速器设计

直流电机一般具有高额定转速低额定转矩的特点，为了满足输出对输出力矩大小的要求，必须设计大传动比减速器。通过查阅大量设计文献总结发现，舵机系统常用的传动比范围为 100~300，舵机体积空间要求越小，可实现的最大传动比将降低。综合权衡考虑，确定传动比为 150：1。目前常用的小体积大减速比的减速器有谐波齿轮传动、少齿行星齿轮传动、3K 类行星齿轮传动三种形式。来!自~751论-文|网www.751com.cn

舵机空间布局决定，电机输出轴和舵机输出轴成 90°关系，常见用于实现转轴空间换向的传动方式有交错轴齿轮传动、锥齿轮传动、涡轮蜗杆传动、滚珠丝杠传动。其中交错轴齿轮传动设计加工复杂，成本高；锥齿轮实现标准化生产，常用于实现 90°换向目的；涡轮蜗杆和滚珠丝杠传动效率高但安装的成本高，结构复杂，体积难以实现小型化故拟采用锥齿轮实现轴换向，传动比为 1：1。

2.1 传动方案的比较分析

2.1.1 谐波减速器

谐波减速器是在薄壳弹性变形理论基础上发展起来的新型传动方式，首先应运与航空航天传动系统中[18,22,24]。三个基本组成构件为波发生器、柔性轮和刚性齿轮，减速器工作时波发生器迫使柔性轮变形，而这个变形波恰是一个简谐波，根据这个传动特点将这种传动形式称之为谐波传动[18,25]。谐波减速器较一般齿轮传动具有运动精度高、虚动量小、传动比大、重量轻、体积小、承载能力强的优势，包括日本、美国、德国、波兰、俄罗斯在内的众多国外技术强国以及中国都投入大量人力物力进行研发。目前其使用领域已经从航空航天扩展到机器人设备、雷达设备、纺织机械、医疗机械、半导体制造、通讯设备等众多精密机械传动领域[18,26,27]。