1中文4490字出处：TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2003,21(8):604-611IntJAdvManufTechnol(2003)21:604–611《国际日报》所有权和版权《先进的制造技术》2003伦敦斯普林格出版社有限公司二级齿轮减速器的球手万向节的间隙计算J.H.Baek,Y.K.Kwak和S.H.Kim机械工程系，韩国先进的科学技术协会，373-1Gusung-dongYusung-guDaejon，韩国一种用于计算有二级齿轮减速器的级数或边际贡献率的新技术被提出。
        这个概念是基于频率响应的,(dddddLkkT式()其中LrpdN/式()这里，从动轮和轴之间等效扭转刚度如下：sgsgkkkkk式()最后，负载等式如下：)(,LLfLLLsignTTJ式()从这些等式中可以得出，经过过滤转速表输出电压和经过电机放大器输入电压相关。此外，总间隙和每个阶段间隙关系如下：bNbbrt式()其中/iib（i=,）式().球手万向节中EDSS模型在这个部分，EDSS模型和运动等式是推导出来。EDSS结构如图（d）所示。由于从动轮是直接连接到负载，这个时候从动轮转动惯量包括负载而从动轮只有一个扭转弹簧模型，如图（e）所示。EDSS电机放大器和转速表过滤器这之间运动等式和ADSS一样，除了把运动等式（）—（）和运动等式（）更换成运动等式（）—（），如下所示：LpssppTNkJ)(式()S结构（e）EDSS模型在图（b）中所示，ADSS部分中，除了从动齿轮固定在固定轴上，阴影部分如主动齿轮，传动轴，从动齿轮，主动齿轮，电动机和关于轴线AA`对称轴都在转动轴承上。这是假设由于负载，每一个支撑轴承都没有任何间隙。同时，忽视阻尼特性影响。在这些假设基础上提出了如图（c）所示ADSS模型。主动齿轮惯性转矩包括电动机在内。扭转弹簧代表从动齿轮右边由于主动齿轮和从动齿轮牙刚度造成扭转刚度。轴中，惯性转矩集中在从动齿轮和主动齿轮中间和扭转弹簧上，连接从动齿轮和主动齿轮轴相当于受到倍扭转力。由于从动齿轮和固定轴是固定，所以他们只受到扭转力矩而没有受到惯性转矩。当主动齿轮固定时，每个间隙被描述成齿轮旋转角度。在图（c）中由（双点）阴影线封闭组件表明ADSS负载。ADSS被认为由一个转数表过滤器一个电机放大器和上述结构组成。电机放大器用于放大电机输入电压。一个具有转速表永磁型直流电机作为一个执行机构。使用一个二阶低通滤波器是为了过滤转速表输入电压。这些部件电学量等式如下所示：iamVkV式()mmbamaaVkiRdtdiL式(a)atmikT式(b)mtstkV式()sVsGsVtfo式()电动机运动公式如下所示：)(,mmfgmmmmmsignTNTTBJ式()由于主动齿轮和从动齿轮之间间隙，从动齿轮传递扭矩被描述成公式。模型不工作区域被用作间隙模型。),(,),(ddgdddggkkT式()其中/gmdN式()从动轮运动等式如下：)(sgsgggkTJ式()轴运动等式如下：)(sspgssskkJ式()此外，主动轮运动等式如下：LrpssppTNkJ)(式()图根据边际贡献率画出ADSS图表（iVV/）（a）实例（b）实例（c）实例（d）实例（e）实例（Sim：模拟数据；Exp：实际数据）像式一样，扭转负载为式所示：),(,),(dddddLkkT式()其中LrpdN/式()这里，从动轮和轴之间等效扭转刚度如下：sgsgkkkkk式()最后，负载等式如下：)(,LLfLLLsignTTJ式()从这些等式中可以得出，经过过滤转速表输出电压和经过电机放大器输入电压相关。此外，总间隙和每个阶段间隙关系如下：bNbbrt式()其中/iib（i=,）式().球手万向节中EDSS模型在这个部分，EDSS模型和运动等式是推导出来。EDSS结构如图（d）所示。由于从动轮是直接连接到负载，这个时候从动轮转动惯量包括负载而从动轮只有一个扭转弹簧模型，如图（e）所示。EDSS电机放大器和转速表过滤器这之间运动等式和ADSS一样，除了把运动等式（）—（）和运动等式（）更换成运动等式（）—（），如下所示：LpssppTNkJ)(式()DSS边际贡献率最小误差率为,EDSS边际贡献率最小误差率为。由每个阶段测量得到ADSS和EDSS边际贡献率为别为和。从图（e）可以发现被提出技术可以充分准确估计大小或具有二级齿轮减速器球手万向节每个阶段间隙边际贡献率。图（a）ADSS实验结果（b）EDSS实验结果（c）ADSS间隙测量（d）EDSS间隙测量（e）估计边际贡献率和实验得到边际贡献率比较比较图（c）和图（f），EDSS比ADSS有一个更高最小误差指数（EDSS：Hz，ADSS：Hz）。人们认为最住要误差来源于忽略阻尼特性假设。对图（c）和图（e）准确传递函数分析是非常复杂和难懂。因此，为了简化阻尼特性分析，每个伺服系统被简单认为是一个具有二个量和一个模型线性系统。从图（a）和图（b）看出，由等式和计算得到近似阻尼因子和ARF和RF频率减少比例。EAREEARARfffQ,,,)(式()AREARERRff,,式()ARARR(当.AR时)式(a)RRR(当.R时)式(b)阻尼因子和降频比例都是由图（a）和图（b）获得。ADSSARF阻尼因子为.，ADSSRF阻尼因子为.，而EDSSARF阻尼因子为.，EDSSRF阻尼因子为.。ADSSARF频率降低比例为.，ADSSRF频率降低比例为.，而EDSSARF频率降低比例为.，EDSSRF频率降低比例为.。从图（a）和图（b）可以看出，人们认为EDSS误差大于ADSS误差主要是由于阻尼系数，就像前者有更复杂结构而后者根据负载。人们还认为剩余误差来源于EDSS负载不确定性。最后，人们认为如果系统负载有一个小阻尼系数和小不确定性，ARF和RF频率特性可以用来估计具有二级齿轮减速器球手万向节每个阶段间隙大小和边际贡献率。图（a）ADSS和EDSS阻尼因子（b）由于阻尼因子造成ADSS和EDSS频率减少比例.结论频率响应特性ARF和RF被认为是为了估计具有二级减速齿轮器球手万向节每个阶段间隙大小和边际贡献率措施。该方法概念是基于由于每个阶段间隙大小变化引起ARF和RF变化，尽管间隙总大小是保持不变。仿真结果表明，如果伺服系统，尤其是，伺服系统负载，具有一个小阻尼系数和一个小不确定性，该技术能够分别估计具有二级齿轮减速器ADSS和EDSS每个阶段间隙大小。该技术具有以下几个优势：第一，这是一种用于估计如果系统间隙总大小可以获得系统每个阶段间隙全新方法。第二，该技术不需要外加传感器如加速度计或扭距传感器，因为他可以测量使用转数计电机角速度。第三，由于只有一个松或过度松齿轮需要调整或替换而不是取代整个齿轮减速器，所以这种技术是高效和经济。第四，这种技术可以应用到nonrobotic伺服系统，比如说NC机械，因为它是机器人链接上或者是一个伺服系统输出抽上一个不是必要传感器。人们都认为采用这种技术，诊断和维护各种生产机械和各种伺服系统将会变得更高效更经济。致谢我们要特别感谢LGInnotek有限公司支持这个研究和SungMinHong,HoYoungKim和ByungHoLee赞助。S结构（e）EDSS模型在图（b）中所示，ADSS部分中，除了从动齿轮固定在固定轴上，阴影部分如主动齿轮，传动轴，从动齿轮，主动齿轮，电动机和关于轴线AA`对称轴都在转动轴承上。这是假设由于负载，每一个支撑轴承都没有任何间隙。同时，忽视阻尼特性影响。在这些假设基础上提出了如图（c）所示ADSS模型。主动齿轮惯性转矩包括电动机在内。扭转弹簧代表从动齿轮右边由于主动齿轮和从动齿轮牙刚度造成扭转刚度。轴中，惯性转矩集中在从动齿轮和主动齿轮中间和扭转弹簧上，连接从动齿轮和主动齿轮轴相当于受到倍扭转力。由于从动齿轮和固定轴是固定，所以他们只受到扭转力矩而没有受到惯性转矩。当主动齿轮固定时，每个间隙被描述成齿轮旋转角度。在图（c）中由（双点）阴影线封闭组件表明ADSS负载。ADSS被认为由一个转数表过滤器一个电机放大器和上述结构组成。电机放大器用于放大电机输入电压。一个具有转速表永磁型直流电机作为一个中文字出处：TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,,():-IntJAdvManufTechnol():–《国际日报》所有权和版权《先进制造技术》伦敦斯普林格出版社有限公司二级齿轮减速器球手万向节间隙计算J.H.Baek,Y.K.Kwak和S.H.Kim机械工程系，韩国先进科学技术协会，-Gusung-dongYusung-guDaejon，韩国一种用于计算有二级齿轮减速器级数或边际贡献率新技术被提出。这个概念是基于频率响应变化特性,尤其是谐振频率和共振频率变化,由于每个阶段强烈变化不同，尽管二级齿轮减速系统总强烈变化不变。技术有效性在验证万向节得到了满意结果。人们认为所提出技术将使具有二级齿轮减速器生产设备和系统诊断和维修变得更高效经济合理。关键词：谐振频率；间隙计算；边际贡献率；频率响应特性；共振频率；球手万向节.摘要自动化生产设备和机器人频繁使用极大提高了对伺服系统和伺服电机需求。随着电机制造技术进步，伺服系统已经发展出不需要齿轮减速机直接驱动类型电机。然而，迄今为止，齿轮减速机伺服系统被广泛国内外很多领域生产设备，因为伺服系统体积重量比齿轮减速机大，而转矩相对比起来显得较小。有齿轮减速机伺服系统从开始使用就对齿轮有间隙。因此，为处理这些问题做了很多研究。为了诊断和保持机器人和伺服系统性能，研究开发了一种监测和检测强烈变化大小方法。Dagalakis和Myers以相关函数和频率响应共振峰之间大小和电机电压和机器人加速度为手段。Stein和Wang为了检测和计算有齿轮减速器伺服系统间隙，基于动量转移分析开发了一种技术。他们发现和第二齿轮相撞主要齿轮速度改变和间隙大小有关。Saker等人发展了一种技术补充Stein和Wang由于使用脉冲力矩影响，而不是主要齿轮速度变化。Pan等人发展了一种技术用于检测和分类使用Wigner–Ville分派结合一个正弦联合运动和机器人加速度关联二维相关函数。但是，还没有技术用于估计级数或控制通常用于生产设备和机器人有多级齿轮减速器伺服系统间隙每个阶段速度。为了获得大小不同间隙并使这种级数保持在正确范围，知道系统每个阶段间隙大小显得非常重要。因此，本文目是提出一种技术用于计算级数或控制有二级齿轮减速器伺服系统边际贡献率。边际贡献率被定义为第一阶段间隙和总间隙大小比例。根据每个阶段间隙和级数变化，计算每个阶段间隙观念建立在频率响应特性伺服系统谐振频率（ARE）和共振频率（RF）改变，尽管总间隙在伺服系统中是不变。为了验证该方法有效性，二个具有球手万向节为了稳定方向驾驶伺服系统用于实验。一个是方位驾驶伺服系统（ADSS），另一个是海拔驾驶伺服系统（EDSS），二个伺服系统都具有二级齿轮减速器。.球手万向节模型.球手万向节里ADSS模型本文中提到，如图（a）所示就是具有二级齿轮减速器球手万向节照片。ADSS和EDSS相当于球手万向节二个驱动部分。图（a）球手万向节（b）ADSS结构（c）ADSS模型（d）EDSS结构（e）EDSS模型在图（b）中所示，ADSS部分中，除了从动齿轮固定在固定轴上，阴影部分如主动齿轮，传动轴，从动齿轮，主动齿轮，电动机和关于轴线AA`对称轴都在转动轴承上。这是假设由于负载，每一个支撑轴承都没有任何间隙。同时，忽视阻尼特性影响。在这些假设基础上提出了如图（c）所示ADSS模型。主动齿轮惯性转矩包括电动机在内。扭转弹簧代表从动齿轮右边由于主动齿轮和从动齿轮牙刚度造成扭转刚度。轴中，惯性转矩集中在从动齿轮和主动齿轮中间和扭转弹簧上，连接从动齿轮和主动齿轮轴相当于受到倍扭转力。由于从动齿轮和固定轴是固定，所以他们只受到扭转力矩而没有受到惯性转矩。当主动齿轮固定时，每个间隙被描述成齿轮旋转角度。在图（c）中由（双点）阴影线封闭组件表明ADSS负载。ADSS被认为由一个转数表过滤器一个电机放大器和上述结构组成。电机放大器用于放大电机输入电压。一个具有转速表永磁型直流电机作为一个执行机构。使用一个二阶低通滤波器是为了过滤转速表输入电压。这些部件电学量等式如下所示：iamVkV式()mmbamaaVkiRdtdiL式(a)atmikT式(b)mtstkV式()

文档预览结束

找同类相似 下载到手机