【摘要】：當前隨著科學技術(shù)的進步,各個領(lǐng)域?qū)榷加休^高的要求。因此動態(tài)測量逐漸取代了傳動靜態(tài)測量,成為現(xiàn)代測量技術(shù)的主流。但由于動態(tài)測量具有動態(tài)性、時變性、相關(guān)性和隨機性等基本特性,導致通過動態(tài)測量得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)不適合繼續(xù)用靜態(tài)誤差理論進行處理和分析。而動態(tài)誤差理論還處于起始階段,因此提高動態(tài)儀器設(shè)備的檢測與控制精度,仍需進一步深入研究動態(tài)測量誤差的規(guī)律與特性。本文在基于動態(tài)測量精度理論和動態(tài)測量技術(shù)的發(fā)展趨勢和未來研究方向,通過對減速器這一常見傳動系統(tǒng)的動態(tài)傳動誤差進行誤差分解和溯源,進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)動態(tài)精度模型理論進行減速器動態(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、靜誤差模型的結(jié)合。減速器動態(tài)誤差模型是指基于減速器內(nèi)部齒輪傳動建立反映傳動特性的數(shù)學模型,利用軟件對模型進行處理,得到減速器的動態(tài)誤差。減速器靜態(tài)誤差模型是通過對齒輪固有誤差、傳動誤差等誤差的具體分析,建立減速器靜態(tài)傳動誤差函數(shù)模型。通過將動態(tài)誤差模型和靜態(tài)誤差模型有機結(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)對常見數(shù)據(jù)處理方法進行介紹,并針對本文的研究數(shù)據(jù),通過對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。一般來說,動態(tài)測量系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)需要通過專門的處理方法才能對系統(tǒng)的特性進行輸入研究和分析。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。通過對基于全系統(tǒng)動態(tài)精度模型理論建立的混聯(lián)系統(tǒng)的仿真實驗數(shù)據(jù)的處理和分析,最終選定集合經(jīng)驗模態(tài)分解法對本文的數(shù)據(jù)進行處理。(3)以二級展開式斜齒輪減速器為研究對象,建立減速器動態(tài)轉(zhuǎn)角誤差檢測系統(tǒng)。通過運動控制卡驅(qū)動伺服電機帶動減速器做減速運動,其中伺服電機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。所以利用伺服電機內(nèi)置編碼器和圓光柵編碼器測量可得到減速器的輸入輸出轉(zhuǎn)角,并且由運動控制卡進行采集和比對得到減速器的動態(tài)轉(zhuǎn)角誤差。同時為保證測量的質(zhì)量,對測量系統(tǒng)進行了不確定度評定。通過評定可得,系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)滿足要求。(4)對減速器動態(tài)轉(zhuǎn)角誤差和溯源,首先利用常用的數(shù)據(jù)處理方法對減速器綜合誤差仿真數(shù)據(jù)進行處理和比較,最終確定利用EEMD方法處理實驗數(shù)據(jù)。通過EEMD對仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)的處理結(jié)果,比較誤差仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)的頻率,發(fā)現(xiàn)二者頻率較為相似,從而實現(xiàn)了對減速器轉(zhuǎn)角誤差的誤差分解和溯源。本論文以減速器為研究對象,在基于全系統(tǒng)動態(tài)精度模型的前提下,建立了減速器的全系統(tǒng)動態(tài)誤差傳遞鏈函數(shù)模型和建立了測量減速器動態(tài)轉(zhuǎn)角誤差的動態(tài)測量系統(tǒng),通過對模型仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)的處理,完成了對減速器誤差分解和溯源,為后面對被測量系統(tǒng)或測量系統(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)。
【學位授予單位】：安徽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH132.46
【圖文】：

安徽建筑大學碩士學位論文 第二章 斜齒輪減速箱傳動誤差模型的建立針對傳統(tǒng)研究模型的缺陷，提出全系統(tǒng)動態(tài)測量誤差建模理論。該理論通過分析動態(tài)測量系統(tǒng)內(nèi)部傳動機構(gòu)等組成環(huán)節(jié)的誤差及誤差變化情況，建立測量系統(tǒng)全系統(tǒng)誤差模型。即全系統(tǒng)動態(tài)測量誤差理論將傳統(tǒng)的 黑箱 數(shù)學模型盡最大可能的 灰化 白化 ，從而進一步深入研究和分析系統(tǒng)的誤差。2.2.2 傳遞鏈函數(shù)研究被測量系統(tǒng)或者測量特性的傳統(tǒng)方法是將輸入端、輸出端的信號通過拉普拉斯變化之比建立傳遞函數(shù)。這類方法的優(yōu)勢在于不拘泥于動態(tài)測量系統(tǒng)的具體類型，也就是說無論系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復雜與否，只需要建立輸入端、輸出端的函數(shù)即可。由于實際系統(tǒng)內(nèi)部組成環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)可能較為復雜，且可能存在多個內(nèi)部環(huán)節(jié)導致系統(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 測量系統(tǒng)的實際輸入輸出示意圖2.2.4 典型的全系統(tǒng)誤差模型根據(jù)動態(tài)測量系統(tǒng)的信號傳遞關(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)誤差模型的建立過程。2.2.4.1 串聯(lián)式動態(tài)測量系統(tǒng)的誤差模型對于串聯(lián)式系統(tǒng)，圖 2-3 為其測量信號的傳遞關(guān)系：x ( t )y ( t)1f2fnf1 2( , , , )nF f f f圖 2-3 串聯(lián)式動態(tài)測量系統(tǒng)由圖 2-3 可知，系統(tǒng)的測量輸入信號為第一個信號的輸入，系統(tǒng)的輸出信號為最后一個單元的輸出，并且前一個單元的輸出均是后一個單元的輸入。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)每個傳遞單元均有誤差，則每個傳遞單元的傳遞函數(shù)實際表示為：

安徽建筑大學碩士學位論文 第二章 斜齒輪減速箱傳動誤差模型的建立根據(jù)文獻[6]，動態(tài)測量系統(tǒng)出現(xiàn)誤差的因素有兩種：(1)測量系統(tǒng)自身誤差，反映到系統(tǒng)的輸出端，記為 ( )Fe t ；(2)外部干擾因素對檢測儀器的干擾，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 ，則實際的輸出結(jié)果 y ( t )表達式為：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)，動態(tài)測量系統(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：2804478