基于PMAC的数控铣齿机双电机消隙技术研究

螺旋锥齿轮铣齿机在数控加工过程中经常出现冲击和振荡等现象,严重影响齿轮加工精度。研究发现伺服传动系统中存在的齿隙非线性问题对铣齿机的加工精度、可靠性和稳定性有较大影响。通过比较消除齿隙方法,提出一种基于PMAC运动控制器的铣齿机传动系统双电机消隙方法。对双电机消隙的基本原理以及消除间隙的过程进行分析,并且根据双电机消隙原理设计试验流程;搭建基于“IPC+PMAC运动控制器”的双电机驱动应用系统,并在PMAC IDE中进行相关配置;最后基于上、下位机结构配置的数控系统试验装置,进行试验验证。试验结果表明:所提方法能够有效抑制齿隙非线性的干扰、提高系统的稳定性,证明所提双电机伺服消隙方案的可靠性。

内外激励作用下多自由度齿轮系统的非线性动力学特性

采用周期扩大法,建立了齿轮副的六自由度非线性动力学模型,模型考虑了齿轮副间的时变啮合刚度、齿侧间隙、齿面摩擦等非线性因素;对模型中的相关周期项作傅里叶级数展开,并采用数值积分方法研究六自由度齿轮传动系统的运动随转速、支撑刚度的分岔特性。结合poincaré截面图、分岔图、FFT频谱及最大Lyapunov指数图,系统地分析了支撑刚度对齿轮系统的影响。结果发现,随着激励频率的提高,系统经过多次跳跃进入混沌,提高支撑刚度会使系统的跳跃点数目增加,并且使系统的混沌区减小且整体后移,致使系统推迟进入混沌;再者会使系统通向混沌的道路多样化,除了拟周期通道之外,还出现了激变性、阵发性的混沌道路及"周期5-拟周期-锁相-不稳定吸引子-混沌"的非常规混沌道路。另外支撑刚度的提高会使系统的1/2次谐振加强,致使谐振频率下的动态啮合力(DMF)增大,但会使一些混沌区的DMF逐渐减小,并且使啮合轮齿经历"双边冲击-单边冲击-无冲击"的状态变化。

内平动齿轮副啮合综合刚度与系统的分岔特性

用机构反转法将内平动齿轮副转化为定轴齿轮副,然后用有限元方法分析了该内啮合定轴齿轮副的啮合综合刚度,并使用FFT变换得到其频谱特性,进而得到了内平动齿轮副的啮合综合刚度的频谱特性,在此基础上,考虑了齿侧间隙的非线性因素,进一步得到存在多齿接触的时变啮合刚度下内平动齿轮副的运动微分方程。然后,用经典的显式四阶Rouge-Kutta法对系统的各个参数进行了数值计算,得到系统的参数分岔图,并分析了各参数对系统动力学行为的影响。为内平动齿轮副的设计参数选择提供理论依据。

数控双齿轮消隙减速机的研制

设计研究的数控双齿轮消隙减速机,通过调整两个输出齿轮的相对转角与高精度齿条啮合,无反向传动间隙,特别适用于大型、重型数控机床进给传动,解决了大行程伺服驱动的难题。

内平动齿轮副多齿接触激励下的非线性振动周期解特性

用有限元方法分析了内平动齿轮副的啮合综合刚度,得到内平动齿轮副的啮合综合刚度存在多阶不可忽略的谐波成分的激励.考虑了这种多齿接触的时变啮合综合刚度和间隙非线性因素,推导出内平动齿轮副系统的运动微分方程.通过数值计算,模拟仿真系统在不同量纲一的激励频率及阻尼比情况下的相图和Poincare映射图.结果显示,系统的周期数和碰撞振动特性均随着激励频率和阻尼比产生复杂的变化.

A/C轴双摆角铣头共性关键技术研究

A/C轴双摆角铣头是中、大规格五轴联动加工中心的关键功能部件。针对A/C轴双摆角铣头共性关键技术进行深入研究,详细阐述直驱技术、夹紧定位技术、齿轮消隙技术、蜗轮蜗杆消隙技术在A/C轴双摆角铣头中的应用。这些共性关键技术的研究将促进我国A/C轴双摆角铣头的研发。

换向传动齿轮副调整参数对啮合性能作用分析

基于换向传动齿轮副的运动特点 ,在对影响齿轮副侧隙的各种因素进行深入研究的基础上 ,通过调整齿轮副参数来有效地控制齿轮副最大法向侧隙 ,满足特殊传动要求 。

齿轮传动间隙的消除方法

介绍了直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、锥齿轮传动等间隙的消除(或减小)方法,并介绍了有关方法的特点。

车用转矩转角传感器无侧隙齿轮系统设计

国内现有EPS系统多采用转矩、转角传感器分别安装的办法解决两类信号的获取,造成成本的上升和精度不足。文中设计了转矩转角一体化传感器,选择了齿轮的材料及加工方法,并设计了齿轮侧隙消除机构,消除了齿轮换向时的回差。该传感器实现了集转矩测量、绝对转角测量以及转动方向判定于一体。

齿轮传动与蜗轮蜗杆传动性能比较与消隙机构

就齿轮传动和蜗轮蜗杆传动2种方式进行较为详细的分析和比较,并计算了同一精度等级的齿轮副和蜗轮蜗杆副的传动副精度,结果显示由于传动形式不同使得蜗轮蜗杆传动副的综合误差要略低于齿轮传动副的综合误差。最后介绍了几种常用的消隙方式并进行比较。

利用噪声相对量辨识与优化齿轮敲击噪声

以人耳听觉特性为基础,提出运用噪声相对量辨识和优化齿轮敲击噪声的方法.该方法首先对测量得到的噪声信号进行外耳、中耳和内耳噪声传递特性滤波,然后进行回归与平滑处理获得稳态噪声信号,将滤波后的噪声信号减去稳态噪声信号,得到的噪声相对量即为非承载齿轮对的瞬态敲击噪声信号,最终辨识出齿轮敲击噪声的发生时刻、频率范围和水平.辨识结果与人的主观感受一致,齿轮敲击噪声被准确辨识.利用该方法得到了各非承载挡的敲击噪声贡献量,确定倒挡是齿轮敲击噪声的主要噪声源.采用提高倒挡齿轮对加工精度使其最小间隙减小约50.0%后,齿轮敲击噪声水平降低了17.4%,齿轮敲击噪声性能得到有效改善.

小模数蜗杆副综合误差测量软件的研制

基于单面啮合原理的小模数蜗杆副综合误差测量仪,可以测量蜗杆副切向综合误差、齿距偏差和侧隙。详细介绍了该仪器的测量流程、软件界面、软件结构、误差提取算法和精度等级评定。该软件具有参数管理、自动测量、误差计算、用户管理、SPC分析、频谱分析、等级评定、结果保存、打印报表等功能,可以应用于小模数蜗杆副的精密检测。

基于无侧隙啮合方程的角变位齿轮副参数化建模一致性分析

根据齿轮设计的无侧隙啮合方程,运用PTC/Creo软件,通过对角变位齿轮副啮合角的求解和渐开线齿廓的复合曲线与螺旋线的分度圆柱面投影曲线的创建,实现轮齿齿廓的可变截面扫描参数化建模。具有齿数与螺旋角的选取范围无限制的特点,保证了齿轮的参数化模型与几何尺寸的一致性,有效提升了齿轮的建模精度与设计效率,为进一步实现角变位齿轮副的变位系数的优化设计和有限元分析提供了解决方案。

可调中心距齿轮链空程的计算方法

根据可调中心距齿轮链空程的数学模型的统计性质。

可调中心距齿轮链空程的计算结果及其分析

精密齿轮传动的应用十分广泛 ,空程是衡量精密齿轮在工作状态下的重要质量指标之一 .利用随机模拟方法给出了可调中心距齿轮链空程在各种情况下的模拟曲线及计算结果 .结果表明 :综合径向齿隙B(t)的一维分布近似于正态分布 ,在 [E - 2D ,E +2D]上B(t)可认为与正态分布N(E ,D)相同 ,在某些情况下 ,可以将B(t)的一维分布作正态分布处理 .

机床修理中齿轮副侧隙的控制

机床修理中,单件生产的齿轮副装配时,实际的法向侧隙可能超标.本文采取的措施,可在不提高齿轮及相关零件精度的前提下,减小可能产生的最大法向侧隙,以提高系统的传动质量.

参数对分扭-并车齿轮传动系统动载和均载特性的影响

为提高分扭-并车齿轮传动的动载稳定性,对直齿轮和人字齿轮构成的分扭-并车齿轮系统建立了考虑多间隙等激励因素的动力学模型。引入高斯消元技术使振动模型降为含9自由度的线性无关方程组;采用4阶Runge-Kutta法对量纲一方程组实施数值求解,分析了齿侧间隙、综合传动误差和时变啮合刚度等激励下的动载特性。结果表明,齿侧间隙在局部范围内存在动载加剧现象;动载系数激增至2. 705,综合传动误差激励下相同传动级上的均载特性基本一致;时变啮合刚度波动系数大于0. 25时,分扭级的动载波动较剧烈。研究结果对该类齿轮系统动载设计具有指导意义。

齿轮副侧隙的计算

本文在分析各种影响齿轮副侧隙因素的基础上,讨论齿轮副侧隙的计算方法和步骤。

数控机床中消除蜗轮副侧隙的几种结构

针对某一数控铣齿机工件箱蜗轮蜗杆传动的具体情况,提出了3种调整蜗轮传动啮合侧隙的方案:调整分体结构蜗杆两端轴向相对位移、采用双导程蜗杆传动和双蜗杆传动。简述了消隙原理,并比较了各自的优缺点。

含时变摩擦和时变齿侧间隙的直齿轮副动力学分析

为了研究时变齿面啮合摩擦、侧隙和啮合刚度对齿轮副非线性振动的影响,以齿轮副啮合线上的相对扭转位移为广义坐标,建立了考虑摩擦、齿侧间隙的直齿圆柱齿轮副非线性动力学模型,采用变步长Runge-Kutta数值积分法求得了系统的周期响应和混沌响应。通过分岔图比较,时变齿侧间隙幅值对系统分岔特性的影响较小,时变摩擦对系统分岔影响较大,摩擦导致系统提前进入和退出混沌。采用FFT对位移频谱分析,发现含有摩擦时系统的超谐和次谐响应成分增多;比较Poincare映射图得出,摩擦使系统混沌吸引子有所变大,但混沌程度有所下降。研究结果为齿轮系统的结构设计和参数选择提供理论依据。