轴承磨削表面谐波分析及计算机控制

在精密加工中,通过圆度谐波分析技术［1］可以评价加工误差,因此对工件圆度误差［2］的控制可以通过控制工件表面的谐波分布和幅值大小来实现。在无心磨削中,工件磨削表面的谐波分布状态取决于系统的几何布局［5］和振动特性。Rowe W B［3］和Yuji Furukawa［4］研究了工件磨削表面的谐波生成机理,没有对几何效应引起重视;Chien A Y［1］给出了工件磨削表面谐波的几何稳定性判据,但没有考虑振动的影响。文献［5］研究了工件表面谐波分布状态与系统振动、工件转速及几何布局之间的内在规律,提出了无心磨削准动力学谐波生成理论。本文以文献［5］为基础,利用工件轴变速磨削改变轴承磨削表面的谐波分布和显著谐波［ 5、13］幅值。     

轴承磨削表面圆度误差的诊断与控制

论述了给定谐波控制线下的轴承磨削表面圆度误差的谐波诊断与控制原理。改变工作转速和系统布局参数,可以补偿系统振动误差,从而获取所需要的谐波分析状态。这种原理简单可行,很适合计算机实时处理。还进行了谐波诊断与控制的实验研究。     

无心磨削准动力学谐波生成机理

本文以包络理论为基础，建立了无心磨削的推动力学谐波生成机理。研究表明，在给定的系统振动频率下，合理地改变工件转速和调整几何布局参数，可以有效地控制工件磨削表面的谐波分布状态。计算机仿真结果与实验结果相一致。     

无心磨削系统准动力学谐波控制方法

论述无心磨削中工件表面谐波的准动力学控制原理，给出计算机控制框图。在３ＭＺ１３１０磨床上无心磨削球轴承沟道和系统振动的实验研究，证实本文观点的正确性。     

谐波齿轮振动探析

本文运用弹性动力学理论分析了谐波齿轮中柔软的振动原理，指出柔轮的工作原理和受力特点是谐波齿轮产生具有输入转速偶数倍谐波成分振动的基本原因，谐波齿轮传动的振动会直接影响精密机械传动链的运动平衡性。     

基于谐波平衡法的非线性低频隔振系统振动特性研究

针对非线性低频隔振系统振动响应和振动传递率进行理论研究。基于非线性弹性元件的载荷－位移试验数据建立了非线性低频隔振系统的动力学模型和动力学方程。借助谐波平衡法对该非线性动力学方程进行近似求解,得到该非线性低频振动系统的一次谐波位移响应和振动传递率的近似表达式。分析了不同系统参数对振动传递率和曲线族骨架形状的影响,并对这种影响产生的原因进行了解释。理论结果与试验结果对比显示,当该非线性低频隔振系统工作在有效隔振频段内时,两者吻合良好。     

四自由度无心磨削振动系统的动态特性研究

本文以YujiFurukawa的振动模型图为基础，建立了四自由度无心磨削振动系统的动力学模型。该模型包括了系统各部件的结构刚度、接触刚度以及磨削刚度和几何布局参数。还分析了系统动态特性的控制方法。研究结果与Rowe，W.B．的实验结果相一致，并可解释生产实践中的某些现象，从而为磨床设计与磨削工艺安排提供了理论依据。     

无心磨削砂轮不平衡对工件表面形貌影响的研究

为了研究无心外圆磨削过程中,砂轮不平衡引起的振动对工件表面形貌的影响,建立了磨削中砂轮不平衡引起的系统振动的数学模型,通过理论与仿真结果的分析比较,得出由于砂轮不平衡引起的磨削表面和砂轮表面的相对瞬时位移,再利用准动力学谐波理论计算分析,结果表明,砂轮不平衡会严重影响工件表面的谐波构成.     

支承轴承作用下齿轮系统动力学分析

基于牛顿动力学原理,建立了非线性直齿齿轮副系统数学模型,在Matlab软件环境中采用四阶Runge-Kutta方法求解数值解,分析了齿轮系统启动时支承轴承的支承刚度,支承阻尼对直齿齿轮系统中齿轮位移振动,齿轮相对位置变化以及齿轮动态传递误差的动力学影响。结果表明,主动轮与从动轮的相对位移在中、高频区的位移振动随齿轮轴承支承刚度增加而增强,且振动频率从低频向中高频偏移。增大支承阻尼能减缓齿轮啮合时沿啮合线方向的相对位移振动,改善低频区的传动效果。轴承支承刚度的增加使齿轮动态传递误差振动加剧,影响齿轮转动精度;支承阻尼变化不影响齿轮动态传递误差的振动频率,只改变振动幅值。     

智能振动压路机水平方向系统力学分析与试验

在整体动力学模型的基础上,给出接触和脱耦两个运动阶段的局部解析解,分析智能振动压路机的水平方向系统动力学特性.结果表明,水平方向系统随着土壤的密实出现与垂直方向系统明显不同的振动反馈特性,高次谐波幅值不呈依次递减,奇次谐波成分相对偶次谐波有较大能量存在.通过现场的沥青压实试验也发现,频率为72.021Hz和142.822Hz的偶次谐波幅值裕度相对较小,而频率为107.422Hz的奇次谐波幅值裕度相对较大.     

谐波齿轮传动误差的补偿控制

由于谐波系统中存在传动误差,结果会使机构无法准确执行预定的传动。为了对谐波齿轮系统的传动误差进行补偿,本文首先对谐波齿轮传动系统进行分析,综合考虑谐波齿轮啮合摩擦、扭转刚度、侧隙、传动误差等多种非线性因素,根据谐波齿轮传动系统的力学模型,建立系统非线性动力学微分方程。采用PID控制器对系统进行控制,为补偿误差根据传递函数建立了控制系统方框图。最后通过比较PID控制前后的仿真误差,证明了PID控制对误差补偿的有效性。     

ADAPTIVE FEED-FORWARD COMPENSATOR FOR HARMONIC CANCELLATION IN ELECTRO- HYDRAULIC SERVO SYSTEM

Since the dead zone phenomenon occurs in electro-hydraulic servo system, the output of the system corresponding to a sinusoidal input contains higher harmonic besides the fundamental input, which causes harmonic distortion of the output signal. The method for harmonic cancellation based on adaptive filter is proposed. The task is accomplished by generating reference signals with frequency that should be eliminated from the output. The reference inputs are weighted by the adaptive filter in such a way that it closely matches the harmonic. The output of the adaptive filter is a harmonic replica and is injected to the fundamental signal such that the output harmonic is cancelled leaving the desired signal alone, and the total harmonic distortion （THD） is greatly reduced. The weights of filter are adjusted on-line according to the control error by using least-mean-square （LMS） algorithm. Simulation results performed with a hydraulic system demonstrate the efficiency and validity of the proposed adaptive feed-forward compensator （AFC） control scheme     

谐波齿轮传动运动误差理论与测试技术的研究

详细地分析了谐波齿轮传动的误差源,误差源产生的运动误差及其频率,运用随机误差理论运动误差进行了综合,提出了运动误差的理论估算公式和对其频谱的分析方法。对运动误差的拍频现象产生的机理进行了详细的分析。建立了动态实时测试谐波齿轮传动运动误差及其频谱的测试系统,并进行了实测,验证了理论分析的正确性。     

Nonlinear dynamics of a spur gear pair with time-varying stiffness and backlash based on incremental harmonic balance method

In this paper the incremental harmonic balance method (IHBM) is extended to analyze the nonlinear dynamics of a spur gear pair and some new results are obtained. At first the dynamical model of a spur gear pair is established, where the backlash, time-varying stiffness and static transmission error are all included. Here the time-varying stiffness and static transmission error are represented by the multi-order harmonic series through Fourier expansion. Based on the IHBM, the general forms of the periodic solutions for this system are founded, which is useful to obtain the solutions with arbitrary precision. And the difference between the frequency-response to the multi-order and single-order harmonic is analyzed. Then the effects of the multi-order harmonic on the kinds of the periodic solutions are also investigated by IHBM, and the comparison with the numerical solutions shows the validity of the proposed method. At last the influence of the damping ratio and the excitation amplitude on frequency-response curves is researched, which presents some useful information to analyze and/or control the dynamics of gear system.     

伺服系统中精密传动装置精度分析

传动误差和回程误差是精密传动装置中两个最重要的精度指标.分析闭环伺服系统前向通道上精密传动装置的传动误差和回程误差对伺服系统性能的影响,提出计算方法.在此基础上,对谐波齿轮传动装置与行星齿轮传动装置进行实例对比分析,指出在闭环伺服系统中,谐波齿轮传动装置比行星齿轮传动装置的回程误差小,但谐波齿轮传动装置的传动误差对系统的影响大于行星齿轮传动装置.     

高速精密陶瓷球轴承与钢质球轴承的性能比较研究

角接触球轴承作为高速主轴的核心部件，其动力学特性对整机的切削性能和加工精度有重要的影响。本文根据Jones的套圈控制理论建立的动静分析法，建立了高速球轴承的拟动力学模型，基于该模型采用定量方法比较研究了陶瓷球轴承与钢质球轴承的性能差异，得到了若干有实用价值的研究结果。     

电磁式电流互感器谐波比值误差实验与分析

电磁式电流互感器谐波传变特性复杂多变,传变误差难以估计。设计了铁磁性材料磁滞回线的观测实验,分析了磁滞回线形状对电流互感器谐波传变误差的影响。针对谐波误差检测精度要求高的难点,研制了高精度的电流互感器谐波误差检测系统,并通过实验分析了频率、负载、基波电流、谐波相角、直流分量对电流互感器谐波传变误差的影响。     

一种基于多因素耦合的谐波减速器传动精度逆向分析方法

谐波减速器的传动误差是由零件加工及装配过程中的几何偏心和运动偏心等偏心矢量耦合而成的,具有频域性特点,并且各种单因素引起的传动误差分布概率符合瑞利分布。通过空间运动学、谐波啮合原理,建立了基于瑞利分布的传动误差多因素耦合模型,完成了置信区间可达99%的谐波减速器传动误差的预判模型。通过预判模型能够计算出各传动误差源的权重系数,提出一种基于误差源权重系数、从控制零件加工制造精度重新优化分配传动误差的逆向分析方法,在满足传动误差设计指标的同时,可最大程度降低加工制造的难度及成本,具有重要的工程应用价值。最后,针对40型谐波齿轮减速器进行传动精度的逆向理论分析和实验验证对比,实测结果与理论计算值吻合。     

基于TMS320F2812的永磁同步电机SVPWM调速

针对空间矢量脉宽调制（SVPWM）能明显减少逆变器输出电压的谐波成分,且具有较高的电压利用率,更易于数字实现的特点,介绍了一种基于TMS320F2812和智能功率模块（IPM）IRAMX16UP60A的电压空间矢量控制系统的方案。阐述了SVPWM的原理与实现,并在此基础上讨论了以TMS320F2812为控制核心的系统硬件实现和软件设计方法。测试结果表明,该方案SVPWM谐波少,控制系统稳定可靠,永磁同步电机（PMSM）控制精度高、速度稳定、超调量和稳态误差都比较小,达到了预期的要求。     

滚动轴承-双转子系统动态性能分析

在高速圆柱滚子轴承拟动力学分析的基础上,利用整体传递矩阵法对滚动轴承-多转子系统的动态性能进行了分析,并开发了相应的分析软件,在此基础上,对高速圆柱滚子轴承径向游隙与整个系统动态特性的关系进行了研究。结果表明:圆柱滚子轴承的径向游隙直接影响着滚动轴承-双转子系统的稳定性。