基于回差的控制理论研究

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摘要:本文介绍了影响齿轮传动精度的重要因素回差的概念、来源,阐述了传统的控制方法以及它们的不足;在此基础上,研究出了一种新的传动系统回差控制方法,并对改进控制法中的关键结构阻尼器进行了介绍,为工程技术人员更好地控制回差提供了有利的理论依据。
关键词:回差控制方法阻尼器
范世康
1 前言
易手网传动装置在机械工程领域的运用极为广泛,而现代制造业的不断发展对其传动能力和传动精度提出了更高的要求。传动精度,也称传动误差,是传动装置的重要性能,传动精度的高低直接关系到传动装置性能的优劣。传动误差通常有两种,一种是单向传动误差,简称传动误差;另一种是回程误差,简称回差。由于回差的产生,不仅影响了传动装置的传动精度,同时也影响传动装置的稳定性和可靠性。
2 回差的来源及常用控制方法
回差是指传动装置在单向传动过程中,当输入轴开始反向后,到输出轴跟随反向时,输出轴相对于输入轴在转角上的滞后量[1]。回差是由位移回差和弹性回差组成的。位移回差是传动系统中各环节侧隙的组合,弹性回差是跟随传递扭矩来变化的。通常所说的回差是指额定
丙烯酸正丁酯扭矩下的回差。
对精密传动装置,回差的来源很多,这些来源大体可分成以下五大类[2]:(1)由设计带来的回差;(2)由公差带来的回差;(3)由轴承的偏心和间隙产生的回差;(4)由径向跳动误差所引起的回差;(5)由于挠曲和环境条件所带来的回差。
为了保证传动精度,就必须严格地控制回差。虽然可以通过提高齿轮的制造精度来减小空回,但齿轮无论如何都有制造误差。从结构方面可以采用各种消除空回的方法,使一般精度的齿轮达到高质量的传动要求。减小齿轮传动回差的常见方法有[3]:(1)调节中心距控制回差;(2)改变齿厚控制回差;(3)弹簧加载控制回差。
3 改进控制法的研究
以上几种方法是设计和制造中常用的控制回差的方法,能有效的减小传动装置的回差。但是,通过调整中心距、齿轮厚度、齿轮与齿轮间的啮合来控制回差的方法都是从单对齿轮的啮合入手,着重于补偿齿侧间隙,忽视了装置的系统性和物理性,而且承载能力较小。尤其是在输出端有外载或干扰力矩产生时,无法起到全面减小系统回差的作用【4】。减小侧隙是必要的,但不是完全的。因此,我们提出了一种新的控制回差的方法,即从整个传动装置着手控制传动装置回差的系统回差控制法。
在传动装置末级插入一个阻尼器,末级输出轴和参考轴从阻尼器
两端分别与其相连。在正常运行情况下,输出轴和参考轴同步回转,当输出轴受到某种因素的干扰产生附加的角位移时,即输出轴和参考轴之间有了回差,此时阻尼器发生作用产生一个相应的阻力矩,与产生角差的干扰力矩大小相等、方向相反,从而抑制和抵消干扰力矩,起到控制回差的作用。在此种控制回差的方法中,参考轴的作用很重要,它始终按设定的运动规律运行,并适时与传动轴输出的运动进行比较,如有差异则阻尼器立即产生抑制作用,消除传动轴的附加运动,直到与参考轴同步,阻尼器恢复到初始状态,传动装置也就回复到正常运行状态。
阻尼器设计是另一个重要问题,阻尼器结构方案的示意图。正常运行时,传动轴与参考轴同向同步回转,若两者间有了角差,则阻尼器内的内齿轮——小齿轮——齿条按箭头所示方向运动,最终是两齿条张开,其头部压向箱壳,产生阻力矩。阻力矩的大小,决定于齿条头部对箱壳的压紧程度,也就是干扰力矩的大小。当干扰力矩大到一定程度后,将使传动装置制动,这也是保护作用。传动装置静止情况下,阻尼器起到自锁作用。干扰力矩消失后,内齿轮——小齿轮——齿条系统反向运动,回复初始状态,阻尼器的作用解除。
阻尼器设计,可以有机、电、液多种方案,本方案采用纯机械结构,其优点是结构简单、可靠、耐用、易维护,而且无源并可进行模块化设计。
4结束语
探索与创新
本文提出了控制传动系统回差的新概念和新方法,为研究和解决系统回差开辟了新的途径。
参考文献
[1]高建军,冷岩.传动装置回差的测量与数据处理[J].机电技术,2007.3.
[2]叶期传,徐辅仁,王新华.用概率统计法计算齿轮机构的回差[J].机电设备,2003.1.
[3]李桂三,李立角半,回差的控制方法.计量检测.
[4]李军.伺服系统中精密齿轮传动设计分析研究.重庆大学优秀硕士学位论文.

本文发布于:2024-09-23 11:21:34,感谢您对本站的认可!

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标签:回差   控制   传动
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