【摘要】：蝸輪蝸桿傳動具有傳動比大、工作平穩(wěn)、噪聲小、結(jié)構(gòu)緊湊和可根據(jù)要求實現(xiàn)自鎖的特點,廣泛應(yīng)用于機械加工制造行業(yè),特別是在精密機械和精密儀器制造工業(yè)中。通過測量蝸輪副傳動誤差可以綜合地反映蝸輪副的精度狀況。 作者所在課題組于1991年研制出了“全微機化齒輪機床精度檢測分析系統(tǒng)”(FMT系統(tǒng)),FMT系統(tǒng)結(jié)合帶片簧結(jié)構(gòu)的圓磁柵傳感器,可實現(xiàn)對傳動鏈傳動誤差的檢測,在多年實踐中成功的應(yīng)用于機床故障診斷。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,上世紀90年代的計算機已經(jīng)被新型硬件的計算機所代替,而且FMT系統(tǒng)所使用DOS操作系統(tǒng)也被可視化的操作系統(tǒng)所代替。在傳感器領(lǐng)域,磁柵傳感器由于種種原因已經(jīng)退出了市場,目前最常用的是光柵,而高端光柵主要是通過國外進口,價格非常昂貴,某些精度等級的光柵進口受到限制,這直接成為制約我國檢測儀器發(fā)展和數(shù)控制造業(yè)的發(fā)展的重要因素。時柵位移傳感器是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性發(fā)明,時柵位移傳感器具有測量精度高、成本低和抗干擾能力強等特點,適用于工業(yè)生產(chǎn)中的測量環(huán)境。 本課題的研究工作一方面在原有的FMT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,采用新的技術(shù)手段實現(xiàn)新型的FMT系統(tǒng);另一方面,為了使過去幾十年使用增量式傳感器測量傳動誤差的經(jīng)驗?zāi)軌蚶^續(xù)使用,將時柵傳感器輸出的絕對角度值轉(zhuǎn)化為增量式空間均分的脈沖信號,從而構(gòu)成基于時柵傳感器的新型FMT系統(tǒng)。這樣,就可以實現(xiàn)對蝸輪副高精度、低成本的傳動誤差檢測,同時也可以對機床傳動鏈傳動精度測量。 主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新如下: 1、提出將預(yù)測測量方法用于時柵位移傳感器動態(tài)測量。通過對時柵位移傳感器一段時間內(nèi)空間測量結(jié)果的學(xué)習(xí)分析,預(yù)測在未來某一時間段內(nèi)的測量值,從而實現(xiàn)時柵測量由絕對式到增量式的轉(zhuǎn)變。 2、研究了時間序列預(yù)測模型的識別、建立、檢驗和優(yōu)化的方法,以及模型定階、參數(shù)估計方法。提出了將時柵按時間等分的離散角度測量值構(gòu)成時間序列,按照時間序列建模的方式、方法對其建立預(yù)測模型,通過預(yù)測模型生成連續(xù)空間角度信號的方案,從而實現(xiàn)了時柵位移傳感器的測量值由時間離散到空間離散的轉(zhuǎn)變。 3、研究了動態(tài)測量誤差修正原理與技術(shù),提出將時柵位移傳感器測量值作為離散的標準量,并利用這個標準量對預(yù)測測量的誤差進行實時修正。通過對時柵傳感器測量的角度值進行差分處理后會得到平穩(wěn)的時間序列,建立AR模型可以對時柵測量進行高精度的預(yù)測,經(jīng)實驗得到動態(tài)預(yù)測誤差在±2″之內(nèi)。 4、研究了傳動誤差位移同步比較原理和FMT系統(tǒng)采樣原理,在FMT系統(tǒng)原有的信號微機細分原理基礎(chǔ)上,提出了多級插補時鐘的柔性時鐘技術(shù)方案,配合時鐘的自適應(yīng)算法,使得測量系統(tǒng)在各種測量條件下都能夠最大限度的提高傳動誤差測試的精度。 5、研究了傳統(tǒng)的傳動誤差測量儀器傳感器工裝的特點,提出了在上置式傳感器工裝中使用撥桿式結(jié)構(gòu),利用撥桿所在不同位置的測試曲線進行軟件算法處理,從而消除傳感器安裝偏心的問題。 6、利用基于時柵傳感器的新型FMT系統(tǒng): ①研制開發(fā)了大型蝸輪副檢查儀。這為大型蝸輪副綜合精度檢測提供了測量手段,同時也可以將檢測結(jié)果反饋到生產(chǎn)加工環(huán)節(jié),指導(dǎo)加工。 ②小型蝸輪副檢查儀改造。采用時柵傳感器對原有的齒輪綜合誤差檢查儀進行改造,實現(xiàn)了對小型蝸輪副綜合精度的檢測。 ③蝸輪副加工過程在線檢查儀研制。研制了既可用于加工又可用于在線檢測的專用裝置,避免了蝸輪在加工、檢測過程中多次安裝帶來的誤差,在加工過程中間進行傳動精度檢測,可以為加工參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù),從而保證快速和高精度的加工。 ④在檢查儀的基礎(chǔ)上結(jié)合卡拉希尼柯夫誤差傳遞規(guī)律,對滾齒機傳動鏈的傳動精度進行分析,采用人為制造誤差進行誤差補償?shù)姆椒?根據(jù)誤差環(huán)節(jié)特點采取不同的補償方法,將一臺普通滾齒機精化為高精度蝸輪母機。 ⑤蝸桿磨床精化提高。通過對蝸桿磨床傳動鏈進行測試分析,采用偏心齒輪的方法提高其傳動精度。 以上論文研究工作,總結(jié)如第11頁圖1-2所示。
【圖文】：

iiiihh+11他很多類型，像常用的三次樣條函數(shù)、B方法也不斷的發(fā)展。每種擬合方法都有各使用時根據(jù)實際情況選用[24]。測量 TE，對于使用相對角度測 TE，需要先計算動誤差。相對角度采樣使用的傳感器是增正弦輸出和方波輸出。傳感器有個參數(shù)發(fā)出 K 個也就是傳感器角度變化 360°這時采樣是以基準端一個正弦波（或方波過的角度。如圖 2-6 所示，圖中為蝸輪蝸圖 2-6(a)是傳感器輸出為正弦波的情況，期作為采樣周期。

2i1j計數(shù)器的值已不是 0，于是執(zhí)行采樣程序。根據(jù)∑p1值，分子 M1、分母 M2采樣的帶有小數(shù)的脈沖數(shù)。用一路信號中斷完成兩路中斷的工作；可以用計數(shù)器定時器的外觸發(fā)功能求。上例只提到對 p2的處理，其實我們對 p1也作了同樣的處理，一次 p1信 p2計算 p1，讀數(shù) pt，又觸發(fā)一個與 1 通道作同樣預(yù)置的通道開始倒計數(shù)。因的分子 M1、分母 M2都是在完全排除軟件滯后影響，具有與硬件工作同樣獲取的。而讀數(shù)、計算、處理等由軟件完成的工作，則是在不干預(yù)和影響(對 p1或 pt計數(shù))工作的情況下進行。上面是最簡單的例子，若采用二次插-2)的值。2-15(b)是用于 FMT 系統(tǒng)中的一塊采樣擴充卡。除光電耦合器外，主要是 825成芯片各一片，以及若干輔助芯片。綜上所述，F(xiàn)MT 系統(tǒng)雖然大量地削減卻充分利用了微機內(nèi)部硬件資源尤其是 CTC 芯片靈活多變的功能，，較好地硬件實時性的對立統(tǒng)一關(guān)系。FMT 系統(tǒng)微機實物及其工作界面如圖 2-15(a)的誤差曲線如圖 2-16 所示。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH132.44

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 馬天文;周建軍;張亞平;;基于伺服電機的齒輪箱傳動精度檢測系統(tǒng)[J];機電工程;2013年03期

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1 陳自然;基于預(yù)測理論的精密角位移動態(tài)測量及其實驗研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

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1 李龍;藥品自動裝盒機取盒機構(gòu)高速化研究與設(shè)計[D];陜西科技大學(xué);2012年

2 奚建平;數(shù)控轉(zhuǎn)臺位置預(yù)測仿真與實驗研究[D];重慶理工大學(xué);2012年

3 馬天文;基于伺服電機的齒輪箱傳動精度檢測技術(shù)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2013年

本文編號：2677906