傳動誤差
關注創建者：發揮化肥會揮發 創建時間：2020-07-12
傳動誤差的視頻教程
RecurDyn在齒輪傳動系統中的應用
本次直播將重點介紹RecurDyn在齒輪傳動中的建模關鍵點及應用，包括包括如下幾個案例： 1、某閥門驅動用齒輪齒條傳動機構性能評估 2、某擺線齒輪齒圈傳動初始設計方案性能評估 3、機車牽引齒輪剛柔耦合仿真及聯合PARTICLEWORKS的潤滑仿真分析 4、機器人用精密擺線減速器傳動性能仿真及分析 （1）傳動誤差及回差仿真分析； （2）基于正交試驗方法的零件誤差對傳動誤差及回差影響規律仿真分析
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傳動誤差的實例教程
為降低汽車變速器齒輪嘯叫噪聲,以某變速箱變速器主減速齒輪副為研究對象,借助于Masta仿真軟件對齒形和齒向修形進行了仿真研究.通過分析不同修形參數對齒輪傳動特性的影響,得到了修形參數對齒輪傳動誤差和接觸應力的影響規律.結果表明:適當的齒頂修緣能有效減小齒輪嚙合干涉;適當的齒形鼓形修整能有效改善齒根與齒頂的干涉現象;適當的齒向鼓形修整能有效改善最大接觸應力偏載現象;共同產生降低齒輪傳動誤差和最大齒面接觸應力的作用.
齒輪嘯叫噪聲是汽車變速器噪聲的主要來源之一．在齒輪傳動過程中，由于存在齒輪傳動誤差、彈性變形等因素，使得齒輪副在相互嚙入、嚙出時，偏離了理論嚙合線，從而導致輪齒干涉、沖撞，進而產生激振力，引起傳動機構的振動．在振動傳動到變速箱外部結構的過程中產生共振而引發嘯叫噪聲．
展開 讓我們看一看如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件制造出更加“安靜”的齒輪傳動系統。
變速箱的噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）分析
變速箱總成一般由齒輪、軸、軸承和殼體組成。運行中的變速箱會向周圍輻射噪聲，主要原因有兩個：
不同的軸在傳遞動力的同時，還向軸承和殼體傳遞了多余的橫向和軸向力
變速箱的齒輪嚙合并非嚴絲合縫，軸承和殼體等部件之間也存在空隙
在所有部件中，齒輪嚙合是最主要的振動或噪聲源。下圖解釋了被周圍環境視作噪聲輻射的結構振動的常規發生途徑：
齒輪嘯叫和碰撞噪聲
齒輪嚙合產生的噪聲可以分為兩類：齒輪嘯叫和齒輪碰撞噪聲。
齒輪嘯叫是變速箱中最常見的噪聲類型之一，當齒輪在負載狀態下運行時，嘯叫噪聲尤其容易產生。齒輪嚙合過程中的傳動誤差和變化的嚙合剛度會引起齒輪振動，進而產生嘯叫噪聲。這類噪聲與嚙合頻率一致，當測量距離為 1 m 時，嘯叫噪聲的聲壓級（sound pressure level，簡稱 SPL）通常在 50 到 90 dB 之間。
大多數碰撞噪聲發生在變速箱空載運行的過程中。典型的例子是怠速行駛的公交車和卡車等柴油機車。齒輪碰撞噪聲是由變速箱的空載齒輪副撞擊引起的噪聲。為了上潤滑劑而留出的齒隙是直接影響齒輪撞擊噪聲的齒輪參數之一，需要時，簡單調整齒隙就能減少齒輪的撞擊噪聲。
傳動誤差
我們知道了傳動誤差是產生齒輪嘯叫噪聲的主要原因，但傳動誤差究竟是什么呢？如果兩個剛性齒輪擁有完美的漸開線齒廓，那么輸出軸的齒輪旋轉是輸入軸旋轉和齒輪比的函數。輸入軸恒定旋轉帶動了輸出軸的恒定旋轉。但現實中可能存在各種意想不到和有意為之的原因促使了輪齒修形，例如齒輪擺差、安裝誤差、齒尖和修根等。
展開 機床的精度是指機床主要部件的形狀、相互位置及相對運動的精確程度，包括幾何精度、傳動精度、運動精度、定位精度及精度保持性等幾個方面。各類機床按精度可分為普通精度級、精密級和高精度級。以上三種精度等級的機床均有相應的精度標準，其允差若以普通級為1,則大致比例為1: 0.4 :0.25。在設計階段主要從機床的精度分配、元件及材料選擇等方面來提高機床的精度。
1) 幾何精度
幾何精度是指機床空載條件下，在不運動(機床主軸不轉或工作臺不移動等情況下) 或運動速度較低時各主要部件的形狀、相互位置和相對運動的精確程度。如導軌的直線度，主軸徑向跳動及軸向竄動，主軸中心線對滑臺移動方向的平行度或垂直度等。幾何精度直接影響加工工件的精度，是評價機床質量的基本指標。它主要決定于結構設計、制造和裝配質量。
2) 運動精度
運動精度是指機床的主要零部件以工作狀態的速度運動時的精度。如高速回轉主軸的回轉精度。對于高速精密的機床，運動精度是評價機床質量的一個重要指標。運動精度和幾何精度是不同的。它還受到運動速度(轉速)、運動件的重力、傳動力和摩擦力的影響。它與結構設計及制造等因素有關。
3) 傳動精度
傳動精度是指機床傳動系統各末端執行件之間相對運動的協調性和準確度。這方面的誤差就成為該傳動鏈的傳動誤差，如車床在車削螺紋時，主軸每轉一轉，刀架的移動量應等干螺紋的導程。但實際上，由于主軸與刀架之間的傳動鏈存在著誤差，使得刀架的實際移距與該誤差就是車床螺紋傳動鏈的傳動誤差。傳動精度由傳動系統的設計、理想移距存在誤差，傳動件的制造和裝配精度等決定。
展開 在此我們也要特別提出，在封裝尺寸范圍內增加二級高扭矩傳動也是可行的，但不是本項目的核心目標。
在項目的初期，Romax 主要聚焦在 4 個主要方面。第一，處理偏置行星架的平衡問題，這也是 Orbitless 設計的核心方面；第二，軸承選型和軸承尺寸，盡量使用標準軸承型號也是項目的目標；第三，行星架尺寸和材料選擇，以降低錯位量影響；第四，聚焦于齒輪的幾何參數設計與優化，以最好地使用 Orbitless 的優勢 – 互質齒數和順序嚙合，使用三個完全相同的行星輪，讓裝配更加便捷。
圖
4 –
概念設計的剖面圖
虛擬結果
最初的結果滿足之前的預期，傳動效率大于 98%、傳動誤差較小、能夠使用標準軸承、滿足接口和封裝尺寸。整個系統的潤滑設計也滿足要求，最終的結果將在我們完成物理樣機裝配和測試之后得以驗證。
效率
在 Orbitless 傳動與行星輪系設計的對比中，已經發現 Orbitless 的齒輪嚙合功率損失比行星輪系低 40%，軸承的數量相對于傳動行星輪系要多一些，軸承的功率損失會大一些。與高速電機配合使用時，Orbitless 傳動的線速度更低，軸承的平均性能也更好，因此總體效率和壽命性能都更好。在當前的模型中的嚙合損失未能考慮潤滑油性能的直接影響，在此方面，我們認為 Orbitless也具有更好的效率性能。
傳動誤差
基本的行星架和齒輪設計完成后，我們在 Romax 軟件中設計并優化齒輪的微觀修形（既可手動、也可自動修形）來降低傳動誤差，這些結果讓我們可以在 50-150Nm 載荷循環范圍內選擇最佳的運行區域。
圖 5 – 傳動誤差 VS 扭矩
軸承
軸承是系統安全可靠運行的關鍵零件，而且 Romax 在過去 25 年里，積累了全球領先的軸承設計與分析能力。
展開 機床的精度是指機床主要部件的形狀、相互位置及相對運動的精確程度，包括幾何精度、傳動精度、運動精度、定位精度及精度保持性等幾個方面。各類機床按精度可分為普通精度級、精密級和高精度級。以上三種精度等級的機床均有相應的精度標準，其允差若以普通級為1,則大致比例為1: 0.4 :0.25。在設計階段主要從機床的精度分配、元件及材料選擇等方面來提高機床的精度。
1) 幾何精度
幾何精度是指機床空載條件下，在不運動(機床主軸不轉或工作臺不移動等情況下) 或運動速度較低時各主要部件的形狀、相互位置和相對運動的精確程度。如導軌的直線度，主軸徑向跳動及軸向竄動，主軸中心線對滑臺移動方向的平行度或垂直度等。幾何精度直接影響加工工件的精度，是評價機床質量的基本指標。它主要決定于結構設計、制造和裝配質量。
2) 運動精度
運動精度是指機床的主要零部件以工作狀態的速度運動時的精度。如高速回轉主軸的回轉精度。對于高速精密的機床，運動精度是評價機床質量的一個重要指標。運動精度和幾何精度是不同的。它還受到運動速度(轉速)、運動件的重力、傳動力和摩擦力的影響。它與結構設計及制造等因素有關。
3) 傳動精度
傳動精度是指機床傳動系統各末端執行件之間相對運動的協調性和準確度。這方面的誤差就成為該傳動鏈的傳動誤差，如車床在車削螺紋時，主軸每轉一轉，刀架的移動量應等干螺紋的導程。但實際上，由于主軸與刀架之間的傳動鏈存在著誤差，使得刀架的實際移距與該誤差就是車床螺紋傳動鏈的傳動誤差。傳動精度由傳動系統的設計、理想移距存在誤差，傳動件的制造和裝配精度等決定。
學無止境，沒有最好，只有更好。
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</div><p><br></p><p><strong>2.傳動比及傳動誤差：</strong>仿真可計算瞬時傳動比波動，量化傳動誤差，評估其對機器人定位精度的影響。
圓弧齒優勢：
? 高精度： 由于多齒嚙合，傳動誤差極小，能實現高精度的傳動要求
? 高扭矩： 能夠提供更高的扭力，適應高負荷工況
? 靜音高效： 傳動效率高，且運行噪音小
? 適用場景： 廣泛應用于數控機床、自動包裝機、拉力試驗機等小型、精密機械
梯形齒定位：
? 基礎傳動： 主要適用于低精度、低速傳動的機械
? 適用場景： 常見于農業機械、礦山機械等重型設備，對于這些設備來說
圖 4 公差定義
? 齒輪修形用于補償制造誤差、負載引起的齒變形以及軸和殼體變形，從而確保適當的嚙合，以實現更有利的負載分布并減少傳動誤差。最終目標是減少齒輪副操作引起的齒輪磨損和振動，從而有助于設計滿足指定NVH參數的耐用變速箱。
圖 5 齒面修形定義
? 偏差定義在接觸模擬中要考慮的齒輪制造誤差。
40組DOE樣本點的結果預測在幾秒內完成，ODYSSEE預測結果與Romax仿真結果高度匹配：KHBeta最大相對誤差為4.5%，絕對值相差0.07；第一階傳動誤差TE_1st最大誤差為12.7%，絕對值相差0.1。齒輪接觸斑云圖也具有很好的一致性，如下圖所示。分別選取幾種不同方案下的分析結果，以顯示在不同偏載情況下的接觸斑。
高精度建模與仿真
該工具采用先進的數值計算方法，能夠精確模擬齒輪接觸應力、傳動誤差、軸承剛度等關鍵參數，確保仿真結果與實際工況高度吻合。其獨特的“系統級”分析方法能夠考慮整個傳動鏈的相互作用，避免傳統單點仿真帶來的誤差。
3. 集成化設計環境
Romax Nexus提供從概念設計到詳細優化的全流程支持，包括參數化建模、自動化腳本、DOE（實驗設計）和拓撲優化等功能。
另外，3DCC V6.0還解決了直齒/錐齒齒輪擬合、變位齒輪、齒輪側隙、端面傾斜、回轉誤差、傳動誤差等一系列齒輪精度設計中的復雜問題。
05、物理裝配模擬：載荷與公差耦合分析，提升仿真精度
在現代工程設計中，CAE與公差的耦合仿真是提升產品設計精度和性能的關鍵技術。
使用RecurDyn的Drivetrain工具包對模型進行修改，將齒輪箱中的齒輪、軸、軸承等部件使用Drivetrain工具包中的模塊進行替換，輸出軸變形、齒輪傳動誤差分析、NVH分析等仿真結果。最后結合流體分析軟件Particleworks進行聯合仿真，引入流固耦合計算。分析齒輪箱在運行過程中，內部油路的運行情況，根據油路的分布對潤滑性能進行評判。
其特點是將位置檢測元件安裝在機械傳動機構上，通過補償傳動誤差的方式，來提高定位精度和跟隨進度，保證測量結果的可靠性。
伺服系統由驅動裝置和執行器件2部分組成。其中，文章選用的驅動裝置為交流伺服電機，額定功率為2.4 kW，額定轉矩為10.0 N/m，額定轉速為1 500 r/min。其優點在于調速特性和轉矩特性較好，并且機械結構相比于直流伺服電機更加簡單，故障率低，后期維護工作量小。
摘 要:為避免打印機工作過程中出現運動突變和沖擊,影響打印精度等問題,以Delta打印機為研究對象,完成3D打印機的模型繪制,分析其運動學求解過程,建立打印機的運動學方程,并借助Matlab和Adams軟件完成對運動學方程的驗證.借助Hypermesh對關鍵部件柔性化處理,完成剛柔耦合仿真驗證,對特定工況下傳動誤差?位移?速度和加速度進行分析,驗證了模型設計的合理性.
① 全閉環控制
如圖所示，其位置反饋裝置采用直線位移檢測元件（目前一般采用光柵尺），安裝在機床的床鞍部位，即直接檢測機床坐標的直線位移量，通過反饋可以消除從電動機到機床床鞍的整個機械傳動鏈中的傳動誤差，從而得到很高的機床靜態定位精度。
