滚齿机刀架传动系统刚度对其性能的影响研究

为了探究系统刚度与刀架传动系统动态特性和精度的关系,针对滚齿机刀架传动链这一复杂机电系统,从全局机电耦合角度,建立了该系统的机电耦合模型并基于齿轮副啮合刚度、传动轴扭转刚度得出了机械刚度模型。通过MATLAB/Simulink仿真,得出了机械刚度与伺服刚度对系统的影响规律。又通过研究机械刚度、系统伺服刚度与系统闭环控制参数的耦合关系分析了刚度对跟踪精度、抗振性和抗干扰能力的影响。所得结论可提高齿轮机床精密传动系统的稳定性和加工精度并对机电耦合控制参数方案的优化设计提供了研究基础。     

精密传动系统伺服驱动机械谐振灵敏度分析

精密传动系统中传动部件产生的弹性扭转变形将导致机械谐振的形成,对系统的动态性能产生较大的影响,甚至导致系统不稳定,损坏系统的精密传动部件。以高精度少齿差减速器为传动部件,构建精密交流伺服驱动系统,建立了精密传动系统动力学模型。针对系统响应影响参数多,计算复杂的问题,提出了基于转动惯量、刚度系数、传动比以及传动误差的多参量灵敏度分析方法。该方法可以为精密传动系统设计提供理论上的参考依据。     

伺服驱动系统机电耦合动力学特性分析

为探究电磁参数和机械参数变化对伺服驱动系统动态特性的影响,基于机械动力学和电磁学相关理论,建立一种包括电机电磁刚度和电磁阻尼的四惯量机电耦合模型;采用变步长4～5阶Runge-Kutta法对模型进行数值求解,得到系统的时间历程曲线、相平面图、庞加莱映射和幅频特性曲线;分析电磁刚度、激励频率和传动综合误差等参数的变化对机电耦合系统运动状态的影响.系统在不同电磁刚度取值下会导致系统经倍周期分岔转变为周期1运动,而后转变为混沌运动;当电磁刚度由5×105N·m/rad减小至105N·m/rad时,系统的最大幅值增大了7％;齿轮啮合误差等机械参数取值变化会使得系统运动状态发生变化,综合传动误差波动系数由0.05增大至0.2时,系统的最大幅值增大了16％.     

进给系统机电耦合仿真建模与误差影响规律分析

由于各种原因引起的复杂机电耦合现象对机床进给系统的动态精度有着重要的影响。进给系统作为加工中心的重要组成部分，其动态特性会直接影响到加工中心的加工质量和效率，因此对于加工中心进给系统动态性能的要求也越来越高。为了研究进给系统机电耦合作用下的动态特性，同时对滚珠丝杠进给系统进行动力学建模与三环伺服控制系统建模，对进给系统动态响应误差影响规律进行分析。首先利用Simulink仿真工具建立进给系统的动力学仿真模型；接着在所构建的机电联合Simulink仿真模型中，综合考虑了系统三环控制参数、丝杠间隙、速度、加速度等因素对系统跟随误差的影响；最后通过所搭建的单轴伺服进给系统实验平台进行了验证，明确了速度、加速度与跟随误差的相关性。     

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合分析

在对永磁交流伺服精密驱动系统进行动力学分析时,必然要分析机电耦合的影响.从能量转换的角度,对整体和部分耦合进行了分析,并且根据物理方程构建了永磁同步电动机模型.通过方程的推导和模型算例的分析,最终验证了该模型的正确性,给永磁交流伺服精密驱动系统的实验研究提供了实验数据和依据.     

基于含间隙的3K-Ⅱ型行星齿轮的伺服精密传动特性研究

伺服精密传动系统主要由伺服电机、精密传动装置及控制部分组成。由于各部分间相互耦合,尤其当传动系统处于非平稳过渡状态时,常会产生机械耦合振动,这将对系统的安全运行造成极大危害。文中以3K-Ⅱ型精密行星齿轮传动为研究对象,利用ITI-Simulation X系统动力学软件分别建立了含齿隙的3K-Ⅱ型行星齿轮传动模型、伺服电机模型及负载模块。最终,建立了含齿隙啮合的整个伺服精密驱动系统的仿真模型,并进行相应的仿真分析与研究。     

基于机电耦合的数控铣滚齿复合加工动力学仿真

数控机床机电耦合动力学模型是一个非线性、强耦合的系统,其建模与仿真技术是数控机床动态性能分析的难点,针对数控铣滚齿复合机床的垂直进给伺服系统,以三相永磁同步伺服电动机理论模型为基础,在ADAMS和MATLAB中建立包括伺服电动机、控制系统和机械系统的伺服系统机电耦合动力学模型,并对三环PID控制参数进行了整定。仿真结果表明,伺服驱动系统具有准确性、快速性和稳定性,在此基础上还分析了控制系统、机械系统和切削载荷对机电耦合系统动力特性的影响。     

机器人精密减速器综合测试系统设计及试验研究

综合多项机器人精密减速器测试相关标准,针对机器人精密减速器传动误差、回差、扭转刚度、传动效率等关键参数测试需求,设计了基于伺服控制的精密减速器多参数综合测试系统,可以满足多种传动原理的精密减速器关键参数测试。通过典型型号精密减速器的试验研究分析,验证了测试系统的有效性,为精密减速器的研发设计提供支持。     

某高频段精密二维雷达平台特性分析

针对高频段雷达波束宽度较窄、动态转速和加速度较大,齿轮式传动机构由于弹性扭转变形及回差影响很难满足高速跟踪时的精度要求,提出了以交流力矩电机为部件构建精密伺服驱动系统,该系统零空回、轴系直驱、传动平稳、反应快速。根据负载、风载等参数特性分析了俯仰机构的惯性力矩、风力矩和摩擦力矩,并通过理论公式研究了轴系精度在不同工况下产生的静态和动态误差。最后利用多种光学仪器,实测了雷达运输平台、方位与俯仰转轴之间的独立误差及耦合误差,结果表明该设计方案及分析检测结果满足指标要求,可以为收发分置式精密雷达的传动设计提供参考依据。     

安装误差对行星齿轮传动系统传动误差的影响

建立了2K-H人字齿行星齿轮传动系统平移-扭转耦合非线性动力学模型,模型中考虑各构件的支撑刚度,事变啮合刚度和安装误差激励等影响因素。利用当量啮合误差定义,推导了各构件的安装误差在啮合线变长方向的当量啮合误差;分析计算了各构件间的相对位移,根据牛顿第二定律推导系统运动微分方程,采用傅里叶级数法求解系统动力学方程,获得系统的传动误差,分析了安装误差对系统传动误差的影响。     

液压驱动控制的偏心回转系统同步特性

以液压振动桩锤这种大功率惯性振动机械为对象,用机电液耦合动力学理论研究液压驱动控制的偏心回转系统的自同步特性问题。建立无相位差监控的惯性振动机同步系统的机电液耦合模型,对该模型进行仿真研究,分析摩擦转矩、动刚度、动阻尼、激振器结构参数和液压马达泄漏等各种因素对自同步系统稳定工作过程和过渡过程的影响。建模和仿真结果显示,上述各种因素之间及其与振动机的机体之间相互影响、具有复杂的耦合关系,可以通过修正阻尼、刚度、泄漏系数及激振器结构参数等,来提高同步效果,其中刚度和泄漏系数调节效果最明显。研究表明,建模仿真正确反映了上述各种因素影响与振动机的机体之间的耦合关系,对于优化液压驱动的振动机械机电液系统设计具有理论指导意义。     

小模数精密传动齿轮箱传动精度测试台

针对小模数高精度传动齿轮箱量产检测需求研制的专用齿轮箱传动精度检测试验台,机械结构采用模块化设计,具有检测精度高、安装调整方便、操作简单等特点;测控电路采用计算机控制、伺服驱动和精密测角传感器,可实现齿轮箱空回、传动精度、扭转刚度和效率等参数检测;分析软件中采用小波分析单频滤波技术,对齿轮箱的各级传动链产生的误差进行了提取。     

基于动力学的分扭传动系统均载特性分析

以提高分扭传动系统的均载性能为目的,采用动力学分析方法研究系统的均载特性。建立了齿轮副特征矩阵和齿轮间耦合刚度矩阵,通过矩阵拼装得到了分扭传动系统的动力学方程。定义了系统均载系数,计算得到直齿轮和人字齿轮的啮合刚度,给出了由于安装误差造成的齿轮啮合时的误差表达式。研究得出:各构件单独存在安装误差时,不同构件对系统均载系数影响不同;各构件同时存在安装误差时,构件间对系统均载系数的影响可能被抵消;两级传动间连接的扭转刚度对系统均载系数影响较大。结果表明,可以通过调节某一构件的安装误差或减小两级传动间连接的扭转刚度提高系统的均载性能。     

齿轮系统动态传递误差和振动稳定性的数值研究

建立了计及轮齿时变啮合刚度、啮合阻尼、支承刚度和阻尼的齿轮系统扭转-横向振动耦合的3自由度动力学模型。用数值仿真方法,研究了重合度、支承刚度、啮合阻尼和支承阻尼对齿轮动态传递误差和动力稳定性的影响。研究结论对于高速、精密齿轮传动的动力学设计具有积极意义。     

基于增量谐波平衡法的人字齿轮副非线性频响特性分析

建立了考虑时变啮合刚度、恒定间隙、动态间隙、静态传动误差和外部动态激励的人字齿轮副扭转动力学模型,采用增量谐波平衡法分别求解了恒定间隙和动态间隙下系统的频响特性,用Runge-Kutta数值法对计算结果进行验证,分析了时变啮合刚度、阻尼、静态传动误差及外载激励对系统幅频特性的影响.结果表明,系统中不仅存在着主谐波响应,而且存在着超谐波响应;时变啮合刚度、静态传动误差对系统幅频响应有激励作用,阻尼对系统幅频响应有抑制作用,改变外载激励对系统幅频响应状态变化的影响不大;相比于恒定间隙,增加动态间隙幅值能进一步控制齿轮系统的非线性振动.     

精密传动系统伺服驱动谐振抑制研究

精密传动系统中传动部件的客观柔性和低阻尼的特性,将导致系统不稳定和损坏系统的精密传动部件。通过建立动力学模型分析了产生谐振的原理。为了消除谐振带来的精密系统传动不精确的影响,提出一种基于扰动反馈观测器的谐振抑制方法。将精密减速器的转矩作为输出端的扰动,通过反馈系数K的调整有效地抑制了扰动对系统伺服控制精度的影响。仿真结果表明该方法对精密传动系统的谐振抑制是有效的,提高了系统的传动输出精度和运动的平稳性。     

精密行星滚柱丝杠的传动特性

设计了一种基于行星滚柱丝杠的精密传动机构。根据机电伺服系统的使用要求,分析了行星滚柱丝杠的传动特性。详细阐述了该传动机构的组成、工作原理和主要特点,分析了传动精度和传动效率这两项核心技术指标,得到了各项误差对传动精度的影响程度,如行星滚柱丝杠单向传动误差和回程误差,驱动电机、联轴器、支撑轴承、测量装置和控制系统等的中间装置误差,以及环境因素误差等,推导了传动效率与接触角、螺旋升角的相互关系。最后,构建了实验平台,测试了行星滚柱丝杠的传动精度和传动效率,结果表明其传动精度优于1.5μm,传动效率优于74%。得到的结果验证了设计的传动机构结构紧凑、承载能力强、传动效率高,传动精度好,在精密传动领域有较大的应用价值。     

轴承及箱体刚度对传动系统动态特性的影响

在详细阐述齿轮箱各主要零部件的建模方法的基础上,建立不同复杂等级的某千米定向钻机动力头齿轮箱动态性能仿真分析模型,讨论了轴承刚度和箱体刚度对系统动态特性的影响。结果表明,轴承刚度及箱体柔性对动力头动态特性有显著影响,分析时不能忽略;增大轴承及箱体刚度,可有效提高系统固有频率,减小模态位移及齿轮副动态传动误差;齿轮副齿面接触应力对箱体刚度较为敏感,而轴承刚度对其影响不大。文中的建模方法和仿真结果对动力头减速器动态性能的设计和分析具有重要的指导意义。     

高速高精运动平台谐振分析与抑制研究

针对直线电机直接驱动的高速高精运动平台的谐振问题,对高速高精运动平台的控制系统模型、伺服动刚度模型、移动部件质量、在线辨识算法和积分谐振控制(IRC)谐振抑制方法等内容进行了研究,提出了一种基于递推最小二乘辨识算法在线辨识谐振模型以及IRC抑制谐振的控制方案,构建了高速高精运动平台伺服控制系统模型和伺服动刚度模型,在仿真模型的基础上研究了移动部件质量的变化对系统伺服动刚度的影响,考虑控制系统伺服动刚度对谐振的影响,利用在线辨识算法获取到的谐振模型参数设计了IRC抑制系统谐振。研究结果表明,该控制方案对系统伺服动刚度不足造成的谐振现象具有较好的抑制效果,能大大提高系统动态性能。     

永磁直线进给系统多柔性体机电耦合动力学特性分析

针对高精度数控机床直接驱动进给系统动力学特性易受机械部件弹性变形、电气系统控制参数影响的特点,从机电耦合角度出发,用有限元法将永磁直线进给工作台进行柔性化,应用拉格朗日-麦克斯韦方程建立直线进给系统多柔性体的机电耦合模型。结合有限元分析软件ANSYS、动力学仿真软件ADAMS建立直线进给系统多柔性体的机电耦合仿真模型,并对系统进行动力学仿真分析和实验验证。结果表明,工作台柔性化更接近真实的工作情况;电气控制参数对系统动力学特性有显著影响。直线进给系统多柔性体机电耦合模型的建立可为直接驱动系统结构优化设计提供依据。