怎样评价传动装置的传递误差

在齿轮箱、皮带与皮带轮等传动装置之间经常存在着动力传动。而这些传动并不是完美传动,会因为安装、制造等原因,造成传递有误差,也就是我们所谓的传递误差。

传递误差定义

传递误差定义为旋转结构的角位移或角速度(也就是转速)与理论值之差。可以表示成相对于驱动轴(或轮)的绝对值或相对值。

用角位移绝对值定义:

Tee=α2-Tr*α1

用角位移相对值定义:

Tee=(α22-Tr*α1)/α22

用角速度绝对值定义:

Tee=rpm222-Trr*rpm11

用角速度相对值定义:

Tee=(rpm22-Tr* rpm11)/rpm22

其中,Tee表示传递误差,α2和α2分别表示轴(或轮)1和轴(或轮)2上测量的角位移,rpm1和rpm22分别表示轴(或轮)1和轴(或轮)2上测量的角速度,Tr表示传动比。

完美传动

传递误差为0,表示没有传递损失,完美传动。对于完美的齿轮啮合而言,齿轮对应该满足以下条件:几何完美,对中完美,刚度无限大。这样才能保证啮合点的线速度相等,即ω1R1= ω2R2。但实际齿轮啮合时,ω1R1≠ ω2R2,存在传递误差。

原因分析

对于齿轮啮合的传递误差贡献主要来自三个方面:

1)刚度变化,齿和齿轮都有刚度变化;

2)齿面偏离完美的渐开线,来自于微观几何误差和制造误差;

3)装配误差,装配误差有对中误差和角度误差,还可能是结构变形和装配公差引起的。

对于皮带和皮带轮而言,传递误差主要来自于皮带不规则跳动和皮带轮打滑。

传递误差影响

齿轮存在的传递误差会给齿轮带来两类明显的噪声,也就是通常所说的Whine和Rattle。前者属于内部激励,归因于啮合刚度变化和几何误差,产生单频噪音,与阶次相关。后者属于外部激励,归因于扭矩波动引起齿相互撞击产生宽带噪声。

测量参数

根据以上的定义,我们知道需要知道两个轮或轴的角位移或角速度,还需要知道两个轮或轴之间的传动比。通常,传动比根据结构特点和啮合关系,可以计算得到。因而,只需要测量齿轮或轴的角位移或角速度即可。而角位移通常难于测量,测量角速度更容易。角速度也就是转速,通过测量转速可以通过后处理得到角位移。故,只需要测量两个轴或齿轮各自的转速即可。

传递误差分析

获得两个转速信号后,可以按上面定义的公式求得传递误差,可获得绝对角位移误差随时间变化曲线,如下图所示。图中同时显示了两个转速和角位移误差随时间变化曲线。

对传递误差曲线做瀑布图分析,得到的colormap和主要阶次切片如下图所示。

有关传递误差分析过程的详细描述,稍后将会有相应的分析实例推出,敬请关注!

本文转自:怎样评价传动装置的传递误差

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