【摘要】：當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,各個(gè)領(lǐng)域?qū)榷加休^高的要求。因此動(dòng)態(tài)測(cè)量逐漸取代了傳動(dòng)靜態(tài)測(cè)量,成為現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的主流。但由于動(dòng)態(tài)測(cè)量具有動(dòng)態(tài)性、時(shí)變性、相關(guān)性和隨機(jī)性等基本特性,導(dǎo)致通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)不適合繼續(xù)用靜態(tài)誤差理論進(jìn)行處理和分析。而動(dòng)態(tài)誤差理論還處于起始階段,因此提高動(dòng)態(tài)儀器設(shè)備的檢測(cè)與控制精度,仍需進(jìn)一步深入研究動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差的規(guī)律與特性。本文在基于動(dòng)態(tài)測(cè)量精度理論和動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)研究方向,通過(guò)對(duì)減速器這一常見(jiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差進(jìn)行誤差分解和溯源,進(jìn)一步研究減速器的誤差特性,從而為提高減速器的精度和其他系統(tǒng)的精度奠定基礎(chǔ)。論文的主要內(nèi)容包括:(1)基于全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度模型理論進(jìn)行減速器動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)角誤差綜合模型的建立,減速器的綜合誤差模型在本文中主要指動(dòng)、靜誤差模型的結(jié)合。減速器動(dòng)態(tài)誤差模型是指基于減速器內(nèi)部齒輪傳動(dòng)建立反映傳動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型,利用軟件對(duì)模型進(jìn)行處理,得到減速器的動(dòng)態(tài)誤差。減速器靜態(tài)誤差模型是通過(guò)對(duì)齒輪固有誤差、傳動(dòng)誤差等誤差的具體分析,建立減速器靜態(tài)傳動(dòng)誤差函數(shù)模型。通過(guò)將動(dòng)態(tài)誤差模型和靜態(tài)誤差模型有機(jī)結(jié)合,得到能夠更加全面反映減速器特性的綜合誤差模型。(2)對(duì)常見(jiàn)數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行介紹,并針對(duì)本文的研究數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)比和分析得到適合處理本文數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理方法。一般來(lái)說(shuō),動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的數(shù)據(jù)需要通過(guò)專門的處理方法才能對(duì)系統(tǒng)的特性進(jìn)行輸入研究和分析。本文主要介紹了:傅里葉頻譜分析、小波分析、EMD和EEMD這四種數(shù)據(jù)處理方法。通過(guò)對(duì)基于全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度模型理論建立的混聯(lián)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析,最終選定集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法對(duì)本文的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。(3)以二級(jí)展開(kāi)式斜齒輪減速器為研究對(duì)象,建立減速器動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)角誤差檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)減速器做減速運(yùn)動(dòng),其中伺服電機(jī)與減速器輸入軸向相連,圓光柵編碼器與減速器輸出軸相連。所以利用伺服電機(jī)內(nèi)置編碼器和圓光柵編碼器測(cè)量可得到減速器的輸入輸出轉(zhuǎn)角,并且由運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行采集和比對(duì)得到減速器的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)角誤差。同時(shí)為保證測(cè)量的質(zhì)量,對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了不確定度評(píng)定。通過(guò)評(píng)定可得,系統(tǒng)測(cè)量的數(shù)據(jù)滿足要求。(4)對(duì)減速器動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)角誤差和溯源,首先利用常用的數(shù)據(jù)處理方法對(duì)減速器綜合誤差仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和比較,最終確定利用EEMD方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過(guò)EEMD對(duì)仿真數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果,比較誤差仿真數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的頻率,發(fā)現(xiàn)二者頻率較為相似,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)減速器轉(zhuǎn)角誤差的誤差分解和溯源。本論文以減速器為研究對(duì)象,在基于全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度模型的前提下,建立了減速器的全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差傳遞鏈函數(shù)模型和建立了測(cè)量減速器動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)角誤差的動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng),通過(guò)對(duì)模型仿真數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,完成了對(duì)減速器誤差分解和溯源,為后面對(duì)被測(cè)量系統(tǒng)或測(cè)量系統(tǒng)的誤差分解與溯源,以及上述系統(tǒng)精度的提高奠定了良好的基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH132.46
【圖文】：

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 斜齒輪減速箱傳動(dòng)誤差模型的建立針對(duì)傳統(tǒng)研究模型的缺陷，提出全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差建模理論。該理論通過(guò)分析動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成環(huán)節(jié)的誤差及誤差變化情況，建立測(cè)量系統(tǒng)全系統(tǒng)誤差模型。即全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差理論將傳統(tǒng)的 黑箱 數(shù)學(xué)模型盡最大可能的 灰化 白化 ，從而進(jìn)一步深入研究和分析系統(tǒng)的誤差。2.2.2 傳遞鏈函數(shù)研究被測(cè)量系統(tǒng)或者測(cè)量特性的傳統(tǒng)方法是將輸入端、輸出端的信號(hào)通過(guò)拉普拉斯變化之比建立傳遞函數(shù)。這類方法的優(yōu)勢(shì)在于不拘泥于動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的具體類型，也就是說(shuō)無(wú)論系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜與否，只需要建立輸入端、輸出端的函數(shù)即可。由于實(shí)際系統(tǒng)內(nèi)部組成環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)可能較為復(fù)雜，且可能存在多個(gè)內(nèi)部環(huán)節(jié)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)輸出

e t n t(2-4)0x ( t )y ( t)( )xn t ( )yn t1 2( , , , )nF f f f圖 2-2 測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際輸入輸出示意圖2.2.4 典型的全系統(tǒng)誤差模型根據(jù)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)傳遞關(guān)系不同，大致可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式系統(tǒng)。下文將分別介紹它們?nèi)到y(tǒng)誤差模型的建立過(guò)程。2.2.4.1 串聯(lián)式動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的誤差模型對(duì)于串聯(lián)式系統(tǒng)，圖 2-3 為其測(cè)量信號(hào)的傳遞關(guān)系：x ( t )y ( t)1f2fnf1 2( , , , )nF f f f圖 2-3 串聯(lián)式動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)由圖 2-3 可知，系統(tǒng)的測(cè)量輸入信號(hào)為第一個(gè)信號(hào)的輸入，系統(tǒng)的輸出信號(hào)為最后一個(gè)單元的輸出，并且前一個(gè)單元的輸出均是后一個(gè)單元的輸入。因此所有傳遞鏈函數(shù)的乘積即為串聯(lián)系統(tǒng)整體傳遞鏈函數(shù)。即式(2-5)：1 2 1 2( , , , )n nF f f f f f f(2-5)則系統(tǒng)的理想輸出為：0 1 2 1 2( ) ( ) ( ( , , )) ( )( )n ny t x t F f f f x t f f f(2-6)假設(shè)每個(gè)傳遞單元均有誤差，則每個(gè)傳遞單元的傳遞函數(shù)實(shí)際表示為：

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 斜齒輪減速箱傳動(dòng)誤差模型的建立根據(jù)文獻(xiàn)[6]，動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)誤差的因素有兩種：(1)測(cè)量系統(tǒng)自身誤差，反映到系統(tǒng)的輸出端，記為 ( )Fe t ；(2)外部干擾因素對(duì)檢測(cè)儀器的干擾，其干擾造成的影響可能出現(xiàn)在系統(tǒng)的輸入輸出端，分別記為 ( )xn t 、 ( )yn t ，則實(shí)際的輸出結(jié)果 y ( t )表達(dá)式為：0 1 2( ) [ ( ) ( )] ( , , , ) ( ) ( )x n F yy t x t n t F f f f e t n t(2-3)因此根據(jù)式(2-1)、(2-2)、(2-3)，動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的全系統(tǒng)誤差為：1 2( ) ( ) ( , , , ) ( ) ( )y x n F ye t n t F f f f e t n t(2-4)( )xn t ( )yn t

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本文編號(hào)：2804478