重载锻造操作机夹钳旋转双齿轮并联传动系统负载均衡分析与控制

摘要

大型重载锻造操作机的双齿轮并联旋转驱动系统对夹钳实现精准旋转定位至关重要，是重载操作装备中的一项重要的研究对象。为保证大型构件的锻压质量以及设备良好的运行与维护，在满足锻造机夹钳能实现旋转位移准确定位的同时，实现负载均衡，本文以重载锻造操作为基础，以一吨试验样机双齿轮并联传动系统为研究对象，结合系统工况进行了有关负载均衡的研究。
　　 具体研究内容如下:
　　 1)为了选择出合理手段以分析多种因素对负载均衡的影响规律，本文建立双齿轮并联传动系统刚性体以及柔性体虚拟样机模型，通过加载相同仿真条件分析仿真结果并经实验验证后，认为在Adams中建立刚体虚拟样机的方法满足本文中负载均衡影响分析研究要求。
　　 2)通过建立的双齿轮并联传动系统刚体虚拟样机，使用单一变量原则，通过仿真分析，得出了旋转偏心、锻件偏心、啮合刚度、阻尼、中心距安装误差、系统输入误差等因素对系统负载均衡的影响规律。
　　 3)针对锻造操作机中齿轮传动系统大负载、大惯量的特殊工况，建立了双齿轮并联传动系统机理模型。在模型中考虑了齿轮的惯性、齿隙等影响因素。通过对比动力学模型仿真数据与实验数据，验证了该模型的合理性。为双齿轮并联传动系统的负载均衡控制做好了铺垫。
　　 4)在操作机双齿轮并联传动系统中，针对多种可能出现的负载不均衡影响因素，设计了夹钳旋转位移以及负载均衡控制系统。实验结果表明，基于PID控制算法，采用大齿轮角位移以及两小齿轮输出转矩差值为反馈，在保证夹钳旋转精确定位同时，能够很好的抑制负载不均衡现象，满足锻造操作机夹持旋转装置双齿轮并联传动系统的工作要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的来源及研究背景

1．2 双齿轮并联传动系统负载均衡研究现状

1．3 齿轮传动系统虚拟样机应用现状

1．4 本文的研究内容和安排

第二章 多体动力学理论基础

2．1 引言

2．2 多刚体系统动力学基础理论

2．2．1 多刚体系统广义坐标的选取

2．2．2 多刚体系统动力学方程

2．2．3 多刚体系统运动学分析

2．2．4 多刚体系统动力学分析

2．3 多柔体系统动力学基础理论

2．3．1 多柔体系统广义坐标的选取

2．3．2 多柔体系统运动学动力学分析

2．4 集成有限元模型的多体基础理论

2．5 相关动力学软件对比分析

2．6 本章小结

第三章 双齿轮并联传动系统刚体柔体建模比较研究

3．1 引言

3．2 Adams软件介绍

3．3 操作机双齿轮并联传动系统三维模型

3．4 刚体虚拟样机

3．4．1 三维模型前处理

3．4．2 双齿轮并联传动系统接触参数

3．5 柔性体虚拟样机

3．5．1 生成模态中性文件(MNF)

3．5．2 建立模态中性文件(MNF)注意问题

3．6 仿真对比分析

3．6．1 加载求解

3．6．2 各齿轮转速仿真对比分析

3．6．3 啮合力仿真结果对比分析

3．7 刚体虚拟样机实验验证

3．7．1 实验目的

3．7．2 实验装置

3．7．3 实验方案

3．7．4 实验与仿真结果对比

3．8 本章小结

第四章 双齿轮并联传动系统负载均衡性影响分析

4．1 引言

4．2 理想状态操作机双齿轮并联传动

4．3 系统内部激励对负载均衡影响分析

4．3．1 刚度对负载均衡性的影响分析

4．3．2 阻尼对负载均衡性的影响分析

4．4 系统外部激励对负载均衡影响分析

4．4．1 中心距安装误差对负载均衡性的影响分析

4．4．2 驱动系统性能差异对负载均衡性的影响分析

4．4．3 旋转偏心对负载均衡性的影响分析

4．4．4 锻件偏心对负载均衡性的影响分析

4．5 本章小结

第五章 双齿轮并联传动系统负载均衡控制

5．1 引言

5．2 双齿轮并联传动系统数学模型

5．3 数学模型实验验证

5．4 双齿轮并联传动系统负载均衡控制

5．5 负载均衡控制仿真结果

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要研究成果