庄磊[1]2001年在《电子齿轮箱关键控制技术及其应用研究》文中研究指明电子齿轮箱具有传动精度高、传动比范围宽、调整方便等特点，可以代替机械传动链实现准确的传动关系，在齿轮加工机床内联传动与其它要求同步运动的领域，电子齿轮箱有着广阔的应用前景。本文对电子齿轮箱的系统结构、实现方法、伺服控制及其在凸轮数控车削系统传动中的应用进行了全面、深入与系统的研究，主要研究工作如下：1．对电子齿轮箱与通用数控系统进行了比较分析，指出电子齿轮箱是一类特殊的数 控系统，根据实现原理与控制方式不同，将电子齿轮箱的结构分为基于跟踪控制 的主从式与基于定值控制的平行式；分析了电子齿轮箱传动精度及其影响因素， 说明了电子齿轮箱结构的选择原则。2．对基于锁相环路同步控制原理的电子齿轮箱实现方法进行了研究，提出了空间分 割与时间分割相结合对运动信息进行处理的复合计数法，综合考虑了脉冲计数的 整数部分与非整数部分，提高了传动关系的处理精度，并扩大了可实现传动比的 范围；对提高运动检测精度进行了研究，利用误差均化原理，沿光电编码器圆周 对称布置双测头，消除了编码器安装偏心与倾斜对运动检测信号的幅值调制与频 率调制。3．对电子齿轮箱实现非匀速比传动进行了研究，提出了位置函数控制与传动比函数 控制两种非匀速比传动关系的实现方法；对位置函数控制方式，分析了位置函数 曲线的插补与普通数控插补方法的区别，提出了插补斜率的概念与位置函数曲线 的预补偿插补方法；对非匀速比电子齿轮箱传动精度进行研究，得出了插补精度、 伺服系统动态性能指标与传动精度之间的关系；研究了非圆滚齿加工坐标联动的 非匀速比传动关系，列出了多种可以满足要求的电子齿轮箱传动方案。4．分析了电子齿轮箱实现原理、系统结构与实际工作环境对伺服系统性能的要求， 为了提高电子齿轮箱伺服系统的动态与稳态性能、跟踪能力以及在参数变化与干 扰作用下系统的控制鲁棒性，有针对性地选择了PID控制、自适应控制、前馈预 见补偿控制与H_∞控制四种策略，对采用上述控制策略的电子齿轮箱性能进行了理 论分析与数字仿真研究。5．将电子齿轮箱用于凸轮车削加工系统的传动，以伺服刀架取代了传统加工的靠模 装置，实现了刀具X方向直线运动与机床主轴转动的同步控制；设计了直线电机 直接驱动的伺服刀架及基于PC与DSP构成的上—下位机控制结构，采用DSP进 行实时控制以满足高速伺服需要；对凸轮加工过程的工艺特点与恒角度、恒速度 车削进行研究，提出了具有刀具摆动功能的伺服刀架与机床主轴变转速运动方案。
姚凤伟[2]2016年在《基于IPC和FPGA的滚齿加工运动控制系统研究》文中研究指明齿轮是机械传动中的重要组件,特别是非圆齿轮,能够实现普通齿轮无法替代的功能。然而传统的滚齿机床对于非圆齿轮的加工,存在加工困难,精度和效率低的问题,另外,目前齿轮加工的数控系统大部分是在机床的配套数控系统基础上实现二次开发,但是不能嵌入自主研发的控制算法,从而限制了系统的控制精度。为解决这些问题,现研究并设计一款用于数控滚切加工非圆齿轮的基于IPC、以PCIE总线连接上下位机、将FPGA作为主控单元的专用运动控制系统。其中,FPGA运动控制卡是连接上位机与伺服机构的重要组成部分,发挥着关键性的作用。本文主要研究内容如下:首先,论文分析了滚齿机床的运动联动关系以及建立了滚齿需要的数学模型,并根据数学模型研究了非圆齿轮在滚切加工时的运动特性,为非圆齿轮在设计阶段对阶数和偏心率的选取提供参考。此外,分析了分齿运动方式,采用了滚刀角速度恒定,工件角速度变化的方案,为电子齿轮箱的设计做准备。其次,论文采用FPGA运动控制卡实现电子齿轮箱功能。在电子齿轮箱的设计过程中,采用主从式结构;为提高齿轮箱的响应精度,采用锁相环和脉冲分频技术;为实现速度、位置等控制精度,采用前馈+PID控制。此外,为缓解FPGA运动控制卡的压力,达到高速、高精度运动控制,在工控机IPC上设计应用程序实现速度、位移等实时数据的预处理(粗插补)。最后,根据功能目标,规划了运动控制卡总体方案,选取了FPGA开发板的型号,并给出了电子齿轮箱部分功能模块的时序仿真;采用了PCIE作为通讯接口总线插入IPC卡槽内;为提高控制卡的硬件集成度和可靠度,设计了FPGA外部接口功能,有编码器接口、D/A转换接口等,并给出了电路图和时序仿真。
吴路路[3]2017年在《电子齿轮箱高速高精度控制及误差补偿算法研究》文中提出齿轮作为机械行业重要的基础件,对其加工效率和精度的要求越来越高。数控齿轮加工是实现齿轮高速高精加工的重要手段,对提高齿轮加工质量和效率具有十分重要作用,而高性能的齿轮加工数控系统是实现高速高精度齿轮加工的关键。电子齿轮箱(EGB)作为高性能齿轮加工数控系统的核心技术,其控制精度直接决定了数控系统性能以及齿轮加工的精度。开展电子齿轮箱(EGB)高速高精度控制及误差补偿算法研究,对于提升齿轮加工数控系统的性能,实现齿轮高效高精度数控加工具有重要的理论和应用意义。论文针对高性能蜗杆砂轮磨齿加工数控系统开发,在研究了蜗杆砂轮磨齿加工基本原理和数控蜗杆砂轮磨齿机机床结构的基础上,分析了实现蜗杆砂轮磨齿加工机床的运动过程,推导了蜗杆砂轮磨齿加工与蜗杆砂轮修整加工的联动数学模型,并通过EGB相位同步控制技术实现磨齿加工、蜗杆砂轮修整时蜗杆和齿轮、蜗杆和金刚石滚轮的自动相位同步。在以上理论工作基础上,设计了蜗杆砂轮磨齿加工、蜗杆砂轮修整加工电子齿轮箱(EGB)联动控制结构模型,并以全软件的方式实现,通过软件测试验证了蜗杆砂轮磨齿加工数控系统软件的正确性和电子齿轮箱控制系统的性能。论文针对EGB高速高精度跟踪控制问题,构建了伺服驱动控制系统的动力学模型,基于无偏最小二乘方式实现了系统参数辨识,提出了“基于动力学模型前馈控制+级联最优PID/PI控制+速度/加速度前馈控制”的复合跟踪控制器,实现EGB控制系统中单进给轴高速高精轨迹跟踪控制。同时分析了电子齿轮箱多轴同步控制误差对齿轮加工误差的影响,为实现EGB控制系统多轴之间高精度同步控制,提出了针对电子齿轮箱系统高速高精度同步控制的多轴耦合控制策略,实验证明能够有效提升EGB系统多轴同步控制精度。多轴协调控制领域轮廓误差是比跟踪误差更为重要的指标,论文针对蜗杆形刀具齿轮展成加工的轮廓误差控制问题,研究了 EGB控制误差与齿轮加工误差之间的映射关系,构建了齿轮展成加工轮廓误差模型,通过对蜗杆形刀具展成加工过程建模分析,精确估算了 EGB控制误差引起的齿面加工轮廓误差,基于所构建的轮廓误差模型,实现齿轮加工精度的准确预测。为实现多轴系统高精度轮廓误差控制,论文在传统的轮廓误差补偿控制的基础上,提出EGB轮廓误差预补偿控制方法,根据EGB控制系统伺服控制模型,采用分析预测的方式预估EGB控制系统中各轴的跟踪误差以及由此引起的齿面加工轮廓误差,通过前置轮廓误差补偿模块,实现预估的轮廓误差提前补偿。论文针对现有非圆齿轮离散加工方式,破坏刀具和工件之间的展成联动关系,同时加工过程中机床各轴运行轨迹不具备连续平滑特性等问题,结合非圆齿轮滚、插齿加工联动控制模型提出了非圆齿轮连续展成加工方法,设计了实现非圆齿轮连续展成加工的滚、插齿加工非匀速比EGB模型,并在自主研发的齿轮加工数控系统中实现,通过实例对所提加工方式的机床各轴的运行轨迹进行分析,结果表明加工过程中机床各轴运动轨迹平滑连续,有利于实现非圆齿轮高效高精加工。同时针对非圆齿轮加工过程中机床对实时变速变加速轨迹控制跟踪误差范围波动较大的问题,提出非匀速比EGB重复学习控制策略实现变速变加速重复运动轨迹稳定精度跟踪控制。实验表明本章所提出的连续展成加工方式能够有效提升非圆齿轮加工精度,减小流量计示值误差最高可达90%以上。
党华甫[4]2012年在《数控滚齿运动控制卡研究》文中认为运动控制卡是连接数控系统与伺服机构之间的桥梁,在数控机床中起着重要的作用,随着计算机技术的快速发展,基于PC (Industrial Personal Computer)构架的开放式数控结合运动控制卡的数控解决方案,成发研究与开发高性能数控机床一种有效手段。齿轮是机械传动中重要的基础组件,然而齿轮参数众多,高精度齿轮制造困难、效率低。为解决齿轮加工中难、精度低的问题,设计一个用于齿轮加工的运动控制卡实现数控加工数控化成为一种有效的办法。齿形加工精度是齿轮加工的重要标准,也是反映齿轮制造水平的标志,为保证齿轮的精确形成,把齿轮加工中的所必要的机械传动链,用运动控制卡中电子齿轮箱件来实现,这也是用于齿轮加工的运动控制卡的关键技术。论文首先分析了滚齿机床的运动关系与滚齿的数学模型,并且推导了非圆齿轮的数学模型。根据齿轮机床的特点,在滚齿数控化过程中把软件与硬件结构起来,提高机床的柔性。为提高滚齿首末端件的“内传动”关系,数控滚齿机床采用电子齿轮箱代替机床齿轮的内传递链,然而在国内尚无商品化的用于齿轮加工的电子齿轮箱,本文用可编程逻辑控制器件(FPGA)设计滚齿用电子齿轮箱。在分析电子齿轮箱结构类型基础上,采用跟踪式电子齿轮箱结构,为提高电子齿轮箱的传动精度,电子齿轮箱采用锁相环的技术。并讨论了非圆齿轮加工的一个关键问题,为解决非圆齿轮的加工中变速比传动,在分析运动关系的基础之上在运动控制卡中设计了一个基于FPGA嵌入式系统,负责非圆齿轮加工中的传动比的刷新,并对关键模块进行了电路波形的Quartus II时序仿真。在分析滚齿功能基础上设计基于PcI接口的DSP+FPGA模式的滚齿运动控制卡的硬件结构,该方案通用性好,易于软件升级,伺服采用带前馈的PID复合控制的办法,反馈编码器采用四倍频设计提高普通编码器的检测精度。
刘洪芹[5]2003年在《斜齿轮数控化插削加工理论方法与研究》文中指出齿轮是机器的基础传动元件，其质量直接影响整机的性能、寿命。因其形状复杂，制造难度大，其制造水平在很大程度上体现国家机械工业的水平。随着机器向高速、重载、低噪音方向的发展，斜齿轮的应用越来越普遍。插齿加工作为斜齿轮切削加工的一种不可替代的加工方法还没有实现完全数字化控制，螺旋导轨依然是实现螺旋运动的机械副件。因为螺旋导轨精度要求很高，制造工艺复杂，加工难度大，成本高，而且齿轮的螺旋角必须与插齿刀螺旋导轨的螺旋角相同，这将限制斜齿轮的设计参数，制造界的同仁都意识到CNC技术及其软件的应用是改变目前插齿工艺落后的最有效的手段。因此，利用数字控制取代螺旋导轨，实现斜齿插削加工的CNC控制具有重要的现实意义。 本文正是基于此提出：1)用无差动法插削加工斜齿轮；2)由电子齿轮箱保证刀具主轴与工件之间严格的定比关系。 本文内容主要有： 1) 在展成原理的基础上推导了斜齿轮渐开线齿廓的方程，并利用坐标变换的方法得出齿根过度曲线的方程； 2) 在斜齿轮形成原理基础上论述了斜齿轮的插削加工原理及其运动； 3) 推导了无差动法插削加工斜齿轮时刀具主轴、工件之间的定比关系及此关系严格保证实现的方法——电子齿轮箱的工作原理； 4) 介绍了斜齿轮插削加工数字化控制系统的软硬件构成及其工作原理，并且对运动控制进行了分析
杨清艳[6]2015年在《螺旋锥齿轮数控加工及精度控制关键技术研究》文中认为齿轮的加工质量和加工效率在很大程度上反映了一个国家的机械工业水平。随着科学技术的发展,装备水平的提高,对齿轮传动产品的要求也越来越高。螺旋锥齿轮是传递交错动力的基础元件,因其形状复杂,技术问题多,制造难度大,一直以来深为业界所重视。目前国内螺旋锥齿轮加工所用的机床,其数控系统大多是国外的数控系统,如德国的SIEMENS、日本的FANUC和PHILIPS公司的3460系统,或者是在通用数控系统(如西门子840D)基础上进行二次开发来实现的,而将齿轮加工的相关技术嵌入到数控系统中,其专用性缺乏,可扩展性不强。为了提高齿轮的加工精度,传动性能,就应从源头开始即机床母机的大脑-数控系统出发,开发属于专业化的齿轮数控系统而不依赖于国外的数控系统。因此,本文提出了一种嵌入式的螺旋锥齿轮加工数控系统,进行了软件和硬件的设计开发,为了进一步提高螺旋锥齿轮数控加工的精度,开展了如下研究：1.通过对传统摇台式螺旋锥齿轮加工原理以及数控式加工机床的对比分析和研究,剖析了格里森制齿的大轮展成法加工、成形法加工,小轮刀倾法加工、变性法加工等四种切齿加工方法,应用空间坐标变换,分别推导出螺旋锥齿轮上述四种加工方法的数控加工模型。2.研究了刀具误差对齿面精度的影响,从盘形刀具的齿形角和刀盘半径出发,在不考虑机床运动精度情况下,推导出了刀具半径偏差与齿轮齿廓误差之间的定量映射关系模型以及刀具齿形角偏差与齿轮齿廓误差之间的定量映射关系模型；并对刀具半径偏差和刀具齿形角偏差对齿面的影响进行了仿真模拟。为了减小刀盘偏差所带来的齿面加工精度的下降,在开发螺旋锥齿轮数控系统时设计了刀具半径误差补偿量,并推导出其计算公式,并对该刀具半径误差补偿量进行了仿真模拟验证,既验证螺旋锥齿轮数控加工数学模型的正确性也说明了刀具误差补偿模型可有效提高螺旋锥齿轮数控加工的表面加工精度。3.根据所推导出的螺旋锥齿轮大轮展成法加工、小轮刀倾法加工、小轮变性法加工对多轴联动的不同要求,分别构建相应的电子齿轮箱结构模型。结合螺旋锥齿轮加工过程中刀具运动轨迹的特点,将交叉耦合控制模型应用在有联动要求的进给轴之间,建立其交叉耦合补偿模型,并进行了实验验证,其结果显示交叉耦合控制模型的有效性。4.为了提高螺旋锥齿轮数控机床的加工精度,在分析螺旋锥齿轮数控机床运动特点的基础上,建立了其运动模型,推导出了刀具与工件间的坐标转换关系式。接着基于多体系统理论对螺旋锥齿轮数控机床的拓扑结构进行了描述,对螺旋锥齿轮数控机床的基坐标系和各局部坐标系进行了设定,并结合机床误差运动学原理,推导出了用齐次变换矩阵描述的误差模型。针对误差补偿运动与误差模型(位姿误差)间存在的耦合关系,基于小误差补偿运动假设和微分变换原理,并结合螺旋锥齿轮数控加工的展成法加工电子展成的关系对误差补偿运动进行了解耦,获得了影响螺旋锥齿轮数控加工精度的各运动副的位置或方向误差补偿量。5.在嵌入式多CPU数控系统硬件平台的基础上,采用模块化思想,设计了数控系统软件总体架构,并对螺旋锥齿轮数控加工自动编程系统进行了设计,对螺旋锥齿轮数控加工自动编程系统的工作原理以及自动编程系统进行功能需求分析,并在此基础上提出系统架构,包括输入模块、输出模块、自动编程模块、系统参数设置模块、通信模块等等。详细剖析了数控系统软件内部的信息流向,为了实现螺旋锥齿轮数控的展成加工,将电子齿轮箱无缝隙地嵌入在齿轮加工数控系统中。分析并研究了电子齿轮箱打开与关闭瞬间速度的处理策略,避免电子齿轮箱突然开启或关闭时对跟随轴产生的速度突变。在自行开发的嵌入式齿轮加工数控系统中实现了电子齿轮箱的NC控制,通过程序运行实验数据与理论计算数据的对比分析,说明了电子齿轮箱软件执行的正确性。6.对自行开发的嵌入式螺旋锥齿轮数控系统进行通过程序运行实验数据与计算数据对比,说明该软件执行的正确性。将所设计开发包含电子齿轮箱控制模型的螺旋锥齿轮数控系统,在六轴实验平台上分别进行展成法加工和变性法加工的运动控制实验,并对实验结果进行定量分析和比较,证明本文所提出的螺旋锥齿轮的数控加工的控制结构和实现方式具有较好的可控性。
张魁榜[7]2014年在《数控蜗杆砂轮磨齿机误差建模与控制技术研究》文中认为齿轮是量大面广的基础零部件,因其加工工艺复杂,技术要求高,制造难度大,使其加工制造问题一直被重视。随着制造工业的发展,对齿轮传动要求越来越高,包括齿轮寿命要长、传动噪声要小等,而齿轮加工质量和精度决定着齿轮传动的性能,因此齿轮高精度加工技术至关重要。蜗杆砂轮磨齿机是大批量齿轮高精度制造加工的机床,在齿轮高精度加工中应用最为广泛。但是,目前我国齿轮磨削加工数控系统大多是国外的齿轮加工数控系统,或者是在通用数控系统基础上进行二次开发得到齿轮加工数控系统,这种齿轮加工数控系统,缺乏专用性,可扩展性不强。为了提高齿轮的加工质量和精度,应从数控系统出发,开发高性能的齿轮磨削加工数控系统,从而不依赖于国外的数控系统。因此,本文提出了一种嵌入式的蜗杆砂轮磨齿加工数控系统,进行了软件和硬件平台的设计与开发,为了进一步提高蜗杆砂轮磨齿数控系统的性能,开展了如下内容研究：1.对蜗杆砂轮磨齿加工原理和机床运动原理的分析,从砂轮磨削轨迹、砂轮加工行程和加工关键点坐标计算等方面,推导出蜗杆砂轮磨齿加工自动编程系统数学模型,实现自动编程系统最终自动生成数控蜗杆砂轮磨齿加工程序模型和砂轮修整程序模型。2.根据高速高精齿轮加工机床对数控系统的要求,设计了一种嵌入式蜗杆砂轮磨齿加工数控系统的硬件平台和软件结构,在人机界面设计、各功能模块设计、插补模块设计、参数化自动编程界面设计、磨齿工艺数据库系统设计、几何误差和热误差补偿系统设计基础上,开发出了嵌入式蜗杆砂轮磨齿机数控系统,并在自主研发的数控系统平台上进行了测试实验研究。3.基于多体系统理论对数控蜗杆砂轮磨齿机的拓扑结构进行了描述,利用机床误差运动学原理,采用齐次变换矩阵对误差进行描述。对数控蜗杆砂轮磨齿机的运动误差间的相互关系进行了研究,获得了蜗杆砂轮磨齿机空间几何误差模型。基于小误差补偿运动假设和微分变换原理,分析影响齿轮磨削加工精度的各轴误差因素,并进行解耦,最终得到齿轮磨削加工几何误差解耦数学模型。4.运用磨削基本理论,通过平面磨削实验与理论仿真,提出一种传热反算叁维热建模的方法。根据实际磨削中多点的温度测量和磨削力测量,运用实验与有限元理论仿真分析方法,根据仿真分析结果可以得到磨削过程中磨削接触区域的热量值。最后对磨削接触区下方不同位置处温度测量,反算出工件表面磨削温度,从而建立磨削叁维热模型。能量比例结果表明,此种方法具有可行性,提供了一种建立磨削热模型新方法。5.根据能量比例定义,提出通过双工件磨削法来研究磨削过程中的动态能量比例的方法。结合具体齿轮磨削接触长度分析与计算,通过双工件磨削法中多次测量砂轮磨削过程中的温度值和力大小,运用传热反算方法计算出磨削过程中能量比例变化。并将研究结果应用到蜗杆砂轮磨削热建模上,进行了深入的热力耦合仿真分析,研究结果对减小齿轮磨削烧伤,提高齿轮表面磨削精度有很大帮助。
田晓青[8]2014年在《柔性电子齿轮箱设计及精度控制方法研究》文中研究指明电子齿轮箱是一种特殊的多轴同步运动控制技术,可以实现复杂的多轴耦合联动关系,具有传动比范围宽、传动精度高、调整方便等特点。电子齿轮箱的基本功能是代替机械传动链,实现两个或多个运动的定速比或变速比控制,保证各轴运动之间严格的同步关系。在数控齿轮加工机床中,采用电子齿轮箱控制模块,可以实现多坐标轴按照给定的约束关系进行同步运动。采用软件式电子齿轮箱控制策略,不仅可以实现滚齿机和插齿机等齿轮机床加工常规圆柱齿轮对多轴联动的要求,还能实现非圆齿轮加工的变比传动要求。在齿轮的展成加工过程中,齿轮形状的产生依赖于刀具与工件的耦合运动及进给附加运动的多轴联动关系,该运动关系由电子齿轮箱控制实现,其精度控制不仅包含刀具路径轨迹本身的轮廓精度,还包含从运动轴与主运动轴之间的同步精度。本文设计了适用于齿轮数控展成加工的柔性电子齿轮箱结构,使其在自主研发的齿轮加工数控系统中实现,并深入研究了电子齿轮箱的精度控制方法。论文的主要研究内容如下：1.通过对滚齿、插齿及非圆齿轮加工原理的分析和研究,推导出滚齿加工数学模型、插齿加工数学模型及非圆齿轮加工数学模型,构建了一种主从式复合结构的柔性电子齿轮箱,通过电子齿轮箱控制系数和数控轴定义的改变,形成滚齿加工电子齿轮箱、插齿加工电子齿轮箱(电子螺旋导轨)及非圆齿轮加工电子齿轮箱,提出柔性电子齿轮箱的概念,充分展现了软件式电子齿轮箱具有易改变、可重构的柔性特征。2.提出将柔性电子齿轮箱与插补模块相结合,形成柔性电子齿轮箱插补模块,在嵌入式多CPU数控系统硬件平台上,采用模块化可重构思想,设计了数控系统总体架构,详细剖析了数控系统软件内部的信息流向,将柔性电子齿轮箱无缝地嵌入在齿轮加工数控系统中。在自行开发的嵌入式齿轮加工数控系统中实现了柔性电子齿轮箱的NC控制,通过程序运行实验数据与理论计算数据的对比分析,说明了柔性电子齿轮箱软件执行的正确性。3.详细研究了数控系统常用轮廓精度和跟踪精度的基本控制策略,分析其控制结构和试用条件,建立了柔性电子齿轮箱的基本控制模型。根据柔性电子齿轮箱的结构特点,选择合适的增益匹配方式,推导出增益匹配数学模型,并在闭环数控实验平台上验证了增益匹配模型的有效性。考虑到增益匹配在一定程度上会带来跟踪精度的降低,结合柔性电子齿轮箱运动过程中刀具轨迹的特点,将交叉耦合控制模型应用在有多轴联动要求的进给轴之间,建立其交叉耦合补偿模型,并在闭环数控实验平台上验证了交叉耦合控制模型的有效性。由于本文所提出的电子齿轮箱控制模型对工作台回转轴的跟踪精度有较高要求,故研究了零相前馈控制方法,可以在精确建立系统模型并且系统超前信号已知的情况下实现单轴的高精度跟踪控制。4.研究了由前馈控制器和交叉耦合控制器构成的复合式交叉耦合控制器的实现原理,并详细分析了该控制结构的设计步骤及系统稳定性,证明该控制器可以同时提高系统的轮廓精度和跟踪精度。以圆柱斜齿轮的轴向滚切为例,从加工工艺和几何的角度分析了电子齿轮箱控制误差的产生原因,并对相关误差的计算公式进行推导,结合主从式电子齿轮箱的结构特点与复合式交叉耦合控制器的设计原理,构建了复合式交叉耦合柔性电子齿轮箱结构模型,采用Matlab仿真的形式验证了复合式交叉耦合柔性电子齿轮箱具有较好的控制效果。.研究了模糊控制原理和生物免疫调节机理,将两者与PID控制相结合,构成模糊免疫PID控制器,并将这种智能控制算法应用在复合式交叉耦合电子齿轮箱的位置控制环节,仿真结果表明该控制方法可以进一步提高电子齿轮箱的控制精度。5.将复合式交叉耦合柔性电子齿轮箱模型与主从式电子齿轮箱模型分别嵌入齿轮加工数控系统中,采用轴向滚切法进行实验,实验结果表明复合式交叉耦合柔性电子齿轮箱具有较好的控制精度,并在此基础上做了对角滚切实验及电子齿轮箱控制精度分析,验证了圆柱齿轮滚切加工电子齿轮箱软件具有精确的控制功能；采用电子螺旋导轨实现圆柱斜齿轮插齿加工运动控制实验,并对运动过程中各轴的位置轨迹及各轴的跟踪误差进行采集和分析,结果表明电子螺旋导轨可以精确实现圆柱斜齿轮的插齿加工运动控制；采用非圆滚齿加工电子齿轮箱实现一阶椭圆齿轮的加工运动控制,采用非圆插齿电子齿轮箱实现叁阶椭圆齿轮的加工运动控制,并分别对运动过程数据进行了采样分析,实验结果表明柔性电子齿轮箱可以精确实现非圆齿轮加工所要求的多轴联动运动控制关系。6.最后本文将电子齿轮箱控制软件成功的应用于自主研发的齿轮加工数控系统中,并将该数控系统与重庆机床厂生产的YS3118CNC5滚齿机床及天津第一机床总厂生产的YK5132B插齿机床配套。在自主研发的滚齿数控系统的控制下,完成了标准测试齿轮的加工,其中滚齿机床所加工的标准直齿轮精度可达5级,标准斜齿轮精度可达7级,插齿机床所加工的标准直齿轮精度可达6级。充分证明了本文所提出的柔性电子齿轮箱在实际加工应用中的高精度、可靠性和实用性。
程治[9]2006年在《螺旋齿圆柱齿轮插齿数控加工技术研究》文中提出螺旋齿轮具有一系列的优良特性,在机械、电子、航天、军事等诸多领域具有广泛和重要的作用。传统机床加工螺旋齿轮必须附加螺旋导轨,导致成本高昂。本文从螺旋齿轮成形原理出发,分析其加工方法以及插齿加工过程中的各运动,探讨了附加转动的实现方式。研究了无差动法插削加工螺旋齿轮的理论,并以此理论为基础,结合对运动控制芯片MCX314的研究,利用PC机ISA总线和MCX314相连接,搭建数控系统硬件平台。对系统硬件和软件接口分别进行了设计,利用MCX314的单步插补功能,初步实现了螺旋齿轮插削过程中插齿刀旋转运动(C轴)和工件旋转运动(B轴)对插齿刀主切削运动(S轴)的跟踪插补,完成螺旋齿轮的数控插削加工。
刘润爱[10]2006年在《零传动滚齿机关键技术研究与应用》文中研究说明“零传动”又称直接驱动,在一般加工机床上用“电主轴”实现机床的主运动,可以较好地解决“外联”传动链长的问题,随着直线电机技术的逐渐成熟,直线运动也开始实现零传动。但对传动原理异常复杂、“内联”传动精度要求非常高的齿轮加工机床而言,由于缺乏理论作指导,在20世纪90年代以前国内外一直没有见到“零传动”技术在齿轮加工机床中成功应用的先例,齿轮加工机床一直沿用传统的传动方式,造成机床的传动结构异常复杂、传动效率低、传动精度差、磨损严重、切削速度低。一直到进入二十一世纪,“干切削”、“高速切削”、“高精度切削”、“硬齿面切削”等现代加工工艺进入齿轮加工领域,基于传统机械传动链的机床难于满足这些需求,因此国外的部分厂家才开始研制“零传动”齿轮加工机床,但机床的售价很高,设计原理和技术资料严格保密,形成了技术垄断的局面。为了打破国外的技术垄断,尽快提高我国齿轮加工机床的设计/制造水平,本文提出以“零传动”功能部件为核心,对机床设计/制造中关键的理论和技术进行深入系统的研究,研制成功一台基于零传动功能部件的高速、高精度滚齿机原型,为我国机床行业赶超世界先进水平打下坚实的基础。零传动滚齿机的滚刀主轴回转运动和工件主轴回转运动均去掉一般数控滚齿机中的高精度齿轮副和蜗轮副,采用内置主轴电机(电主轴,用于滚刀主轴)、内置力矩电机(DDR电机,用于工件主轴)分别驱动,这样就消除了由于传动装置而产生的误差,提高了滚齿机的加工精度。零传动滚齿机突破了传统齿轮加工机床的结构设计原理,研究和开发高速、高精度零传动滚齿机是齿轮机床的重大变革。针对零传动高速滚齿机的六项关键设计技术:总体布局设计技术、速度匹配性设计技术、传动系统设计技术、床身及排屑系统设计技术、滚刀主轴及工件主轴直接驱动结构设计技术、直驱滚刀主轴及工件主轴编码器选取技术进行了详细的分析与研究。将多体系统理论与齿轮啮合原理结合起来,根据数控滚齿机运动的实际情况,在比较全面地考虑了由于制造误差、安装误差、运动控制不精确以及其它原因引起的机床部件初始位置误差与运动误差等因素后,对数控滚齿机的滚齿啮合进行了分析,推导出包含误差影响因素在内的工件齿面方程,建立了工件齿面误差模型。该模型包含了由于制造、安装、运动控制不精确和刀具、床身、工件热变形
参考文献：
[1]. 电子齿轮箱关键控制技术及其应用研究[D]. 庄磊. 南京航空航天大学. 2001
[2]. 基于IPC和FPGA的滚齿加工运动控制系统研究[D]. 姚凤伟. 兰州理工大学. 2016
[3]. 电子齿轮箱高速高精度控制及误差补偿算法研究[D]. 吴路路. 合肥工业大学. 2017
[4]. 数控滚齿运动控制卡研究[D]. 党华甫. 兰州理工大学. 2012
[5]. 斜齿轮数控化插削加工理论方法与研究[D]. 刘洪芹. 兰州理工大学. 2003
[6]. 螺旋锥齿轮数控加工及精度控制关键技术研究[D]. 杨清艳. 合肥工业大学. 2015
[7]. 数控蜗杆砂轮磨齿机误差建模与控制技术研究[D]. 张魁榜. 合肥工业大学. 2014
[8]. 柔性电子齿轮箱设计及精度控制方法研究[D]. 田晓青. 合肥工业大学. 2014
[9]. 螺旋齿圆柱齿轮插齿数控加工技术研究[D]. 程治. 合肥工业大学. 2006
[10]. 零传动滚齿机关键技术研究与应用[D]. 刘润爱. 重庆大学. 2006
标签：金属学及金属工艺论文; 机械工业论文; 齿轮箱论文; 数控系统论文; 刀具半径补偿论文; 加工精度论文; 齿轮传动论文; 齿轮加工论文; 螺旋传动论文; 误差分析论文;