交流伺服精密驱动系统齿隙非线性振动特性研究

摘要

随着计算机技术、现代电力电子技术、新材料技术以及先进加工设备与工艺技术的广泛应用,使以交流伺服精密驱动系统为代表的机电一体化技术在现代生产实践中扮演着越来越重要的角色。多学科知识交叉、多物理过程耦合是这种较复杂机电系统的典型特点。以齿隙为代表的非线性因素对系统的综合性能具有较大的影响,常常会引起系统的振动等不稳定问题。当这种伺服精密驱动系统被应用到生产过程中时,就会潜藏或表现出多种不良的工况,进而难以保证加工出高质量的产品,严重时还会引起重大事故。
　　本文基于上述存在的问题,拟对交流伺服精密驱动系统进行深入的研究,特别是齿隙非线性因素对系统工作稳定性的研究。因此,研究齿隙非线性因素对交流伺服精密驱动系统振动特性的影响机理是本文的主要课题。为了实现上述的研究目的,进行如下的工作:
　　①本文将深入剖析机电耦合在机电系统中的普遍存在性,以及对系统稳定运行具有的极大危害性。在此基础上,研究系统机电耦合的主要类型,并对各种类型的耦合原理进行相应的分析。随后,还将对机电耦合建模与求解流程进行分析。
　　②本文将针对交流伺服精密驱动系统进行深入的研究。其中将重点分析交流伺服系统的构成以及伺服电机的工作原理、数学模型的推导与建立等,还将分析2K-H型行星齿轮与3K-Ⅱ型行星齿轮的基本构成与工作原理。然后,将较为详细地分析常用的几种齿隙模型,并建立含齿隙的伺服精密驱动系统的数学模型。
　　③通过上述分析的积累,本文将利用多学科动力学软件SimulationX,分别建立含齿隙的基于2K-H型和3K-Ⅱ型行星齿轮传动的交流伺服精密驱动的仿真模型。在所建模型的基础上,将针对由齿隙非线性产生的系统振动特性进行较为深入的研究,进而揭示齿隙因素对交流伺服系统稳定性影响的机理。