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1、精密伺服機構(gòu)微型齒輪嚙合剛度的有限元辨識劉黎黎，金建新，羅欣(華中科技大學(xué)數(shù)字制造裝備與技術(shù)國家重點實驗室，湖北武漢430074)MeshingStiffnessIdentificationofaPairofMicroGearInvolvedinaPrecisionServomechanismBasedonFiniteElementAnalysisLIULi—li．JINJian—xin．LU0Xin(StateKeyIaboratoryofDigitalManufacturingEquipmentandTechn
2、ology，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan43OO74，China)摘要：基于微型齒輪重合度大的特點，首先利用tanceincreasesgraduallyfromthenormalvalue，齒輪嚙合剛度、輪體剛度以及輪齒剛度間的串聯(lián)關(guān)theaveragemeshingstiffnessreducesevidently．系，建立單齒嚙合的有限元模型，計算出單齒嚙合時Keywords：precisionservomechanisms；micro齒輪的嚙合
3、剛度以及主、從動輪輪體剛度和輪齒剛gears；meshingstiffness；parameteridentification；度；再引入重合度的影響系數(shù)，得到微型齒輪的平均finiteelementanalysis嚙合剛度；進一步分析齒輪平均嚙合剛度在中心距誤差范圍內(nèi)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)當(dāng)中心距從標(biāo)準(zhǔn)中心0引言距處開始逐步減小時，齒輪平均嚙合剛度緩慢增加；當(dāng)中心距從標(biāo)準(zhǔn)中心距處開始逐步增大時，齒輪平精密伺服機構(gòu)動力學(xué)特性是精密伺服結(jié)構(gòu)設(shè)計均嚙合剛度顯著減小。和控制器設(shè)計中不能忽略的方面。隨著整體體積和關(guān)鍵詞：精密伺服
4、機構(gòu)；微型齒輪；嚙合剛度；辨質(zhì)量的限制越來越嚴(yán)格，精密伺服機構(gòu)更加緊湊，各識；有限元分析組成零部件結(jié)構(gòu)尺寸越來越小，剛度顯著降低，因中圖分類號：TH132．41此，有必要對伺服機構(gòu)的動力學(xué)特性進行分析，根據(jù)文獻標(biāo)識碼：A分析結(jié)果改進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。微型齒輪是精密伺服機構(gòu)文章編號：1001—2257(2011)03一O017O4中一種重要的傳動零件，為了保證傳動的平穩(wěn)性，精Abstract：Inthispaper，consideringthecascade密伺服機構(gòu)中的微型齒輪具有大的重合度，其工作relationship
5、amongmeshingstiffness，bodystiff—受載時的變形和剛度對伺服機構(gòu)的動力學(xué)特性有著nessandtoothstiffnessinsingle—toothmeshing非常重要的影響。case，afiniteelementmodelofthepairofmeshed受載齒輪彈性變形的計算方法有解析法、實驗gearisdeveloped，andthemeshingstiffness，the分析法和數(shù)值計算法。解析法數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，常bodystiffness，andtoothstiffnessa
6、recomputed，常對齒形、載荷、邊界條件等進行簡化，不同公式計respectively．Thentheaveragemeshingstiffnessis算結(jié)果差異較大；實驗分析法對實驗條件要求較高，普及困難；而數(shù)值計算法中的有限元法能處理幾何obtainedbyintroductionofcoincidencecoefficient．形狀、邊界條件和載荷工況都較復(fù)雜的齒輪嚙合問Furthermore，theinfluenceofthedistancebetween題，較全面地反映齒輪的變形。運用有限元法求解c
7、entrepointsofthepairofmeshedgearuponthe齒輪的變形和剛度，國內(nèi)外很多科學(xué)工作者做了大averagemeshingstiffnessisanalyzed，andaconclu—量的研究口]。參考文獻[3]分析了齒輪變形有限元sionisdrawnoutthatwhenthedistancedecreases計算的誤差來源，指出邊界范圍對齒輪變形的影響graduallyfromitsnormalvalue，theaveragemes較大。參考文獻E4]未對齒輪邊界范圍進行假設(shè)，采h
8、ingstiffnessincreasesslowly；andwhenthedis一用二維全齒輪有限元分析模型，對一對直齒圓柱齒收稿日期：2010—11—08輪的嚙合剛度進行了詳細(xì)分析。將直齒圓柱齒輪簡《機械與電子)2011(3)·17精密伺服機構(gòu)微型齒輪嚙合剛度的有限元化為平面問題，與實際情況不完全相符，為使力學(xué)模限元靜力分析求得，根據(jù)式(1)換算成節(jié)線方
