全齿轮耦合机器人齿侧间隙建模与公差仿真

鉴于全齿轮耦合机器人齿轮传动链长、反转频率高的特点,分析机器人的结构和传动原理.为了减小侧隙对机器人传动精度的影响,提出齿侧间隙理论建模及三维公差仿真分析方法.针对驱动端的圆柱齿轮机构,对齿侧间隙进行理论建模和公差仿真分析,两者相吻合.针对关节处的圆锥齿轮机构,提出将圆锥齿轮副等效为假想圆柱齿轮副的侧隙建模方法,与公差仿真分析结果吻合.以机器人肩关节偏摆传动链为分析对象计算机器人末端误差,为了降低齿侧间隙及其导致的传动链回程误差,提出圆锥齿轮加垫的计算方法和电机转角补偿方法,通过实验验证该补偿方法的有效性.

加工中心核心部件——数控转台关键技术探析

在加工中心发展方兴未艾的今天,其核心部件数控转台的重要性日益凸显。基于此,本文对加工中心数控转台常用产品进行了分类,并指出了常见的应用场景,对数控转台的结构和关键技术进行了总体介绍。希望可以帮助数控转台设计者和选用者理清思路,为数控转台研发技术路径提供参考。

导引头伺服机构消隙齿轮系统动力学特性分析

消隙齿轮广泛应用于导引头伺服机构惯性稳定平台传动系统中,用于消除回程误差,提高传动精度。目前,对消隙齿轮传动系统的动力学分析大多采用数值方法,然而在求解含时变啮合刚度和间隙的强非线性系统时耗时较长。本文利用集中质量法建立考虑时变啮合刚度的消隙齿轮系统动力学模型,通过对模型的无量纲及归一化处理,运用分段的增量谐波平衡法对消隙齿轮传动系统进行分析,并利用四阶Runge-Kutta法进行数值验证,研究了不同参数对消隙齿轮系统动力学特性的影响规律。结果表明:随扭簧刚度的提高,系统谐振频率也提高,且共振幅值降低;随内部激励的增加、阻尼比的减小,系统由周期运动逐渐变为混沌运动,且共振幅值增大。

齿隙非线性研究进展

系统地介绍并总结了近年来齿隙非线性控制领域的研究成果。对不同齿隙模型作了分析,总结了目前齿隙非线性的补偿方法,结合齿隙位于被控对象中不同位置的控制系统,介绍了各种控制理论和控制策略在齿隙非线性控制领域的研究进展,并展望了该领域未来的研究方向。

双电机驱动伺服系统的建模与分析

火炮伺服系统传动链存在传动齿隙,齿隙是影响火炮伺服系统动态性能和稳态精度的重要因素之一。为了减小齿隙对系统性能的不利影响,现代火炮开始采用双电机驱动方案,为采取电消隙方法消除齿隙影响奠定了基础。通过分析双电机驱动的火炮伺服系统的结构和组成,采用机理建模和仿真方法,建立了含齿隙的双电机驱动炮塔的动力学模型,给出了双电机驱动火炮伺服系统的动态结构图;采用Matlab软件对系统进行了仿真,并与实际系统进行比较,结果表明,所建模型能够反映实际系统的基本特性。

偏心变位齿轮在分插机构中的设计及应用

针对偏心齿轮行星系分插机构存在啮合间隙的问题,提出一种变位系数随齿轮节曲线位置变化的设计方法来改变齿厚,消除齿侧间隙。根据节曲线位置计算出偏心齿轮几何中心距的变动系数,确定齿隙,对偏心齿轮进行连续的非零不等量变位,设计出偏心变位齿轮;利用工具齿条包络出齿轮的齿廓,获得偏心变位齿轮的齿廓数据;采用粉末冶金方法加工出偏心变位齿轮,并成功应用于齿轮行星系分插机构。实验结果表明:与偏心齿轮分插机构相比,采用此种方法设计的偏心变位齿轮行星系分插机构,可以实现无侧隙传动。

直行程电动调节阀机械传动间隙软件补偿策略研究

直行程执行器存在的械传动间隙往往被忽略,造成执行器的回程定位误差,执行器的定位精度难以满足应用要求。本文对这一问题展开应用技术研究,提出了软件补偿控制策略,并开发了机械传动间隙测量试验装置,分别测量了执行器在行程范围内的机械传动间隙数据,及软件补偿后的回程定位精度。试验数据表明,补偿策略能够将执行器的回程定位误差由4.49%降低到0.55%;并发现了软件补偿策略仅能补偿机械传动间隙引起误差的均值,而不能消除误差波动量的规律。该策略能够将执行器定位精度提高8倍以上,为高精度阀门电动执行器的研制提供了理论及技术参考。

无侧隙端面啮合蜗杆传动研究综述

消除齿侧间隙对传动精度的影响和追求高的传动精度以实现精确的运动变换是国内外精密传动研究亟待解决的一个重大科学问题。针对这一问题,国内外主要提出了优化制造工艺、利用新型传动结构以及采用控制系统补偿这3类解决方案,本文在研究和分析国内外学者运用上述方法解决的优缺点的基础上得出利用新型机械结构应是最佳解决方案。为此,首次提出一种新颖的端面啮合蜗杆传动装置,此传动装置通过两段分别啮合的方式可有效消除蜗轮传动装置中的齿侧间隙。

基于Matlab的双齿轮弹簧消隙箱的优化设计

根据双齿轮弹簧机构的消隙原理,以消隙箱的体积小、重量轻为优化目标,建立了消隙齿轮箱的数学模型,利用Matlab软件进行优化设计计算,得出优化结果。结果表明优化后的参数更加合理,通过减小消隙齿轮箱的体积和重量,从而减小了进给部件的总重量,便于安装和提高传动效率。

滤波减速器回差精度分析与控制

介绍了一种新型高性能少齿差行星减速器——滤波减速器;通过考虑齿厚偏差、中心距偏差和轴承径向游隙对回差的影响,定量分析滤波减速器回差,给出其回差的计算表达式;基于回差分析,并考虑加工工艺,提出控制滤波减速器回差精度的方法。根据提出的滤波减速器回差精度控制方法,设计滤波减速器样机,并对样机进行回差测试,实验结果验证了该方法的正确性。

含齿隙弹载舵机的全局反步模糊自适应控制

针对制导弹药电动舵机伺服系统中存在的齿隙、不确定参数及外部干扰,提出一种基于反步法的全局模糊自适应控制方法.首先,综合考虑上述非线性因素,分析描述齿隙的近似死区模型,建立含齿隙弹载舵机的双惯量机电模型,并将其引入采用“三闭环”结构的伺服系统中,构建非线性系统的状态空间;然后,采用模糊逻辑系统对齿隙等非线性因素进行自适应逼近与补偿控制,通过反步递推构造全系统Lyapunov函数,并运用Lyapunov第二法证明了整个闭环系统最终一致有界.仿真实验表明:较经典PID控制,该方法能更有效地削弱齿隙引起的传动力矩抖振与振荡冲击,既保证了系统的跟踪速度与控制精度,对不确定参数与外部干扰也具有较强的鲁棒性.

一种双电机消隙伺服系统

介绍了一种双电机消隙伺服系统,采用两个相同的电机减速机组,通过小齿轮同时驱动大齿轮,带动负载转动。伺服系统采用位置、速度、力矩三闭环工作方式,两个驱动器均工作在力矩闭环模式,驱动器控制电压按照一定的控制规律给定,使大、小齿轮之间保持无间隙传动状态,从而实现高精度的定位控制。采用单通道多极旋转变压器作为角度传感器,采用单片高性能脉宽调制(PWM)功率放大器。该技术已经在某机载SAR稳定平台伺服系统中应用,大幅度提高了定位精度。

基于Matlab的重型数控机床双电机消隙的仿真

为了提高重型数控机床的动态精度和稳态性能,减小齿隙在系统中带来的负面影响,首次对重型数控机床采用双电机控制,利用机理分析法分析了齿轮啮合动力学原理,通过齿隙特性的分析,建立了含齿隙单电机及双电机的伺服驱动系统模型和含齿隙双电机的动力学模型,采用仿真软件Matlab对伺服驱动系统模型进行仿真。比较了含齿隙单、双电机伺服驱动系统的动态特性,得出双电机驱动的性能优于单电机。

环境温度对齿轮传动机构空程误差的影响

从理论上推导出环境温度对传动精度造成的误差,并给出实际测量结果,为有关的工程设计提供理论依据。

间隙对双行星换向机构动态特性的影响

针对轿车无级变速器的双行星换向机构,综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、激励频率、综合啮合误差等因素,建立了该行星传动系统的非线性动力学模型。采用自适应变步长Runge—Kutta数值算法,对系统运动方程求解。通过动载荷时域历程、相图、Poincare映射、FFT等途径,分析了某激励频率下系统响应随齿侧间隙的变化历程,以及不同齿侧间隙下系统响应幅值的频域历程。结果表明,随着齿侧间隙的增加,系统响应将逐渐由简谐状态进入混沌状态,但途中存在突变、分岔及周期响应与混沌响应交替出现等复杂的动力学表现;另外,系统响应幅值在频域历程内出现多次跳跃,且随着间隙的增加,振幅跳跃的次数及幅度随之增大,系统的非线性表现增强。

一种新型的非线性PID控制器及其应用

提出一种新型的非线性ＰＩＤ控制算法，通过调整增益、输出反馈、非线性前馈和死区修正算法，克服系统中大间隙、弹性、饱和、库仑摩擦、死区、滞后等固有本质非线性因素的影响，提高了系统的品质。实验表明，由该算法构成的控制系统具有良好的动态响应、高的控制精度和较强的鲁棒性，可广泛应用于地炮、火箭炮等要求高精度快速定位的系统中。

航空光电遥感器高精密紧凑型调焦机构的设计

针对航空光电遥感器在不同工作环境下会产生离焦这一问题,采用移动镜组方式进行调焦,以保证其成像质量。该调焦机构采用消间隙丝杠螺母副作为传动机构,采用六个精密轴承及弹性预紧组件作为导向机构,同时采用一对电涡流传感器及一个菱形被检测件作为测位移传感器,在有限包络尺寸下最大程度保证其调焦精度。从传动误差和传感器组件误差两方面对调焦机构进行精度分析,并且搭建实验平台对其进行了传动定位精度实验和晃动精度实验。实验结果表明,该调焦机构的传动定位精度在±6μm以内,晃动精度在±4″以内,满足光学系统提出的调焦精度设计要求。

2K-H针摆行星传动机械效率的数学建模

为解决汽车座椅调角器自锁性能不稳定的问题,研究具有齿侧间隙的一齿差2K-H摆线针轮行星传动的正、逆传动机械效率的计算方法。通过对该行星机构的转化机构实际啮合传动过程的力学分析,建立转化机构瞬时效率和平均效率计算的精确数学模型。利用该模型所求出的转化机构效率计算了2K-H行星轮系的机械效率,并开发效率计算的应用程序。调角器产品的效率计算和试验测试结果证明该模型的正确性。运用该程序,还研究机械效率与各运动学参数及结构参数之间的关系,得出增加摩擦因数、减小偏距、减小两针轮齿数差、增加同时啮合轮齿对数及改变作用力分布,改变双片摆轮中心的初始相对转角均可以提高自锁性能的结论,并用以指导汽车座椅调角器自锁性能的改进。该数学模型的建立能够为进一步研究一定加工精度下2K-H摆线针轮的传动效率、机构的优化设计和齿廓修形后的传动性能提供理论基础。

刀剪专用数控磨床主轴副组件设计

为提高刀剪专用数控磨床主运动速度,改善主运动传动机构,提出设计一种刀剪专用数控磨床主轴副。具体方法是:用支座及筒套代替传统用的主轴箱,主轴副直接装于筒套上,采用前后两点支承,用弹簧调整运动间隙,此方法结构简单、传动链短、支座及筒套加工工艺性好。该主轴副转速可达4 500 r/min,集传统主轴和电主轴的优点,克服了传统主轴系统的低转速、低几何精度及电主轴价格昂贵等缺点,满足了刀剪专用数控磨床的磨刀速度要求。

几种消隙驱动结构在机床回转工作台上的应用

文章通过介绍回转工作台中常用的几种典型消隙结构,对每一种结构的原理、特点进行了详细的探讨和分析,通过对几种消隙结构进行对比,为相应的消隙结构设计提供了一定的指导意见。