外啮合齿轮马达齿形与压力脉动研究
发布时间：2021-11-06 09:55
外啮合齿轮同步马达稳定性高、价格低廉,广泛应用于液压同步系统中。然而,外啮合齿轮同步马达的噪声是限制其应用的因素之一,其噪声主要来源于齿轮啮合时产生的压力与流量脉动。现阶段探究外啮合齿轮同步马达噪声方法之一是定量分析齿廓曲线与啮合容积之间的关系,而齿形的精确测量与建模则是准确预测齿形与压力脉动之间关系的关键前序工作。目前研究中的模型一般采用标准的渐开线或摆线进行仿真,而未体现齿廓曲线由于变位和加工误差对齿轮啮合容积的动态特性的影响。因此,本文从齿廓曲线测量方法入手,提出、验证了一种非接触式的齿形测量原理并进行实际齿形轮廓重建,最终实现基于实际齿廓的外啮合齿轮同步马达压力脉动的动态分析。本文提出了一种综合运用CCD成像元件与LTS传感器的非接触式齿廓测量新方法。首先,推导了该测量方法的关键变量间的几何关系、适用条件及误差,设计、搭建了非接触齿形测量系统并进行外啮合齿轮同步马达的齿形测量。采用MATLAB/C语言处理测试信息、数字重建了实际齿廓曲线,从而得到准确的齿形信息。其次,运用CFD（计算流体力学）数值模拟方法实现对马达内部压力及出口压力脉动变化的仿真研究。依据马达实际尺寸搭建了马达...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?２?ＫＩＮＳＳＯＮ公司生产的液压同步马达??
?外啮合齿轮马达齿形与压力脉动研究???系统及所建数学模型的可靠性和正确性。扬州大学的邱林［６１］依据激光测距原理，提出了??一种基于激光位移传感器的非接触式齿轮测量装置如图１．７所示，并开发了相应的数控??测量分析软件，可以测量并计算出齿距、齿廓和径向跳动偏差。厦门大学的出晓岚［６２］提??出了?一种集成于三坐标测量机的激光三角法测量系统，该系统通过三坐标测量机的精确??移动来对物体表面进行扫描，从而获取物体的三维曲面信息，所采集到的图像信息通过??ＭＡＴＬＡＢ进行图像处理，从而重构出各个方向的曲面。相对于接触式测量方法，使用激??光测量技术进行齿轮测量的精度会有一定的提高，但相应的制造成本也会更高。??Ｉ分度盘利???激光位移传感器?＼?ｙ?光旨??＇?ｒ＼??；??＼?ｉｉＴｒ?ｍ?ｉ?？＾＾＾＾ｆ＊＊＊＂＊＊＊＂？５？＊＊?驱动，??圆光栅＼?；?ｆ／ｘ??ｉ．……；?—．ｉ?「桶》丽ｉ服ｉ■祖隨卿應瓶??＊＾——｜驱动器｜???图１．７邱林提出的激光齿形测试装置结构图??Ｆｉｇ．?１．７?Ｌａｓｅｒ?ｔｏｏｔｈ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｔｅｓｔ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｌｉｎ?Ｑｕ??综上所述，不论是接触式测量方法还是非接触式光学测量方法，由于传统齿形测试??系统设备体积大、成本高且常需要标准齿轮进行比对，并不适用于液压齿轮马达的低成??本、快速、现场测试需求。??１．４研究内容??本文提出一种采用半导体激光位移传感器对外啮合齿轮马达齿廓进行非接触测量??的方法，搭建了紧凑式齿形测试装置与数据处理算法，无需比对标准齿形而直接进行齿??轮齿廓
?外啮合齿轮马达齿形与压力脉动研宄???２非接触式齿形测量方法的理论分析??马达齿形几何尺寸的精密测量对于齿轮马达容积动态仿真等工作至关重要。本章从??激光三角法尺寸测量的基本原理出发，建立了光学齿形参数测量方法；利用激光光束与??被测表面几何关系图形求解最佳激光入射区间、并从传感器形位误差等参数出发推导了??测量精度的变化规律。??２．１激光三角法尺寸测量原理??激光三角法（ＬａｓｅｒＴｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）是非接触式几何尺寸及位移测量的重要手段。该??方法由于测量结构简单、测试速度快、设备布置灵活方便，在工业测量中有着广泛的应??用激光三角法测量原理如图２．１所示，半导体激光器发射激光束照射在被测物体表??面，由漫反射而形成的激光束被光学透镜聚集后，再由ＣＣＤ接收成像。当物体产生位??移时，光斑在ＣＣＤ上的像点也会相应地随之移动，因此真实物体的位移可以通过对像??点移动的检测和计算得到。通过对移动表面的持续采样，便可获得该测量面的一组轮廓??数据＿〇??光学透??韻削激光?＿?、、、＞、、、－－－???＾，１??ｆ?安装距离ｔ测量距离１??图２．１激光三角法原理图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｌａｓｅｒ?ｔｒｉｇｏｎｏｍｅｔｒｉｃ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??按照入射光线与被测工件表面法线的关系，半导体激光传感器可分为直射式和斜射??式两种（１）直射式：激光经透镜聚焦后，垂直如射到被测物体表面。适合测量散??射性较好的表面。具有光斑较小，光强集中，体积小等优点；（２）斜射式：激光与被测??－１０?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学在精密测量中的应用[J]. 张泰然. 中国设备工程. 2018(23)
[2]基于视觉的齿轮齿形参数测量方法[J]. 牛金星,申杰,邢明贵. 机床与液压. 2017(22)
[3]离合器液压供油系统压力脉动特性研究[J]. 陈飞,马彪,李耿标,李和言,范家辉,王宇森. 机床与液压. 2017(19)
[4]国产齿轮测量中心的发展问题探究[J]. 张海亮,张蕾. 科技风. 2017(18)
[5]基于激光位移传感器的锥齿轮齿距偏差及齿圈跳动测量[J]. 邱林,宋爱平,沈雨涵,彭云. 机械传动. 2017(06)
[6]利用三坐标测量机和MATLAB联合求解齿形误差方法研究[J]. 杨灵敏. 装备制造技术. 2016(04)
[7]近年来齿轮测量仪器的发展[J]. 王维毅. 科技创新导报. 2015(15)
[8]齿轮油泵非定常压力脉动分析[J]. 柏宇星,孔繁余,何玉洋,张慧,夏斌. 机床与液压. 2015(09)
[9]渐开线齿形误差的影像坐标测量[J]. 罗永兴,熊显瑜,刘昌华,黄艳. 计测技术. 2013(S2)
[10]CNC齿轮测量中心[J]. 苗静. 西安工业大学学报. 2013(05)
博士论文
[1]直齿圆柱齿轮渐开线齿廓的结构光视觉测量技术[D]. 李冠楠.吉林大学 2014
[2]渐开线水液压内啮合齿轮泵研究[D]. 宋伟.浙江大学 2013
[3]外啮合齿轮泵困油机理、模型及试验研究[D]. 李玉龙.合肥工业大学 2009
[4]非结构化网格生成及其并行化的若干问题研究[D]. 陈建军.浙江大学 2006
硕士论文
[1]输出轴力平衡型多输入齿轮马达的研究[D]. 刘峰.燕山大学 2016
[2]面齿轮三坐标测量方法研究及其软件开发[D]. 张燕.中南大学 2013
[3]电动缸的测试系统设计及建模[D]. 闫飞飞.中国科学技术大学 2010
[4]极坐标法测量渐开线齿轮的研究[D]. 张大厦.天津大学 2010
[5]非结构化网格生成技术研究及应用[D]. 董亮.江苏大学 2010
[6]集成于三坐标测量机的激光三角法测量系统[D]. 出晓岚.厦门大学 2009
[7]基于激光测距的二维大尺寸测量研究[D]. 戴建芳.天津大学 2008
[8]齿轮泵流量脉动分析与优化设计[D]. 喻开清.哈尔滨工业大学 2006
[9]激光三角法在物体三维轮廓测量中的应用[D]. 汤强晋.东南大学 2006
本文编号：3479622
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?２?ＫＩＮＳＳＯＮ公司生产的液压同步马达??
?外啮合齿轮马达齿形与压力脉动研究???系统及所建数学模型的可靠性和正确性。扬州大学的邱林［６１］依据激光测距原理，提出了??一种基于激光位移传感器的非接触式齿轮测量装置如图１．７所示，并开发了相应的数控??测量分析软件，可以测量并计算出齿距、齿廓和径向跳动偏差。厦门大学的出晓岚［６２］提??出了?一种集成于三坐标测量机的激光三角法测量系统，该系统通过三坐标测量机的精确??移动来对物体表面进行扫描，从而获取物体的三维曲面信息，所采集到的图像信息通过??ＭＡＴＬＡＢ进行图像处理，从而重构出各个方向的曲面。相对于接触式测量方法，使用激??光测量技术进行齿轮测量的精度会有一定的提高，但相应的制造成本也会更高。??Ｉ分度盘利???激光位移传感器?＼?ｙ?光旨??＇?ｒ＼??；??＼?ｉｉＴｒ?ｍ?ｉ?？＾＾＾＾ｆ＊＊＊＂＊＊＊＂？５？＊＊?驱动，??圆光栅＼?；?ｆ／ｘ??ｉ．……；?—．ｉ?「桶》丽ｉ服ｉ■祖隨卿應瓶??＊＾——｜驱动器｜???图１．７邱林提出的激光齿形测试装置结构图??Ｆｉｇ．?１．７?Ｌａｓｅｒ?ｔｏｏｔｈ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｔｅｓｔ?ｄｅｖｉｃｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｌｉｎ?Ｑｕ??综上所述，不论是接触式测量方法还是非接触式光学测量方法，由于传统齿形测试??系统设备体积大、成本高且常需要标准齿轮进行比对，并不适用于液压齿轮马达的低成??本、快速、现场测试需求。??１．４研究内容??本文提出一种采用半导体激光位移传感器对外啮合齿轮马达齿廓进行非接触测量??的方法，搭建了紧凑式齿形测试装置与数据处理算法，无需比对标准齿形而直接进行齿??轮齿廓
?外啮合齿轮马达齿形与压力脉动研宄???２非接触式齿形测量方法的理论分析??马达齿形几何尺寸的精密测量对于齿轮马达容积动态仿真等工作至关重要。本章从??激光三角法尺寸测量的基本原理出发，建立了光学齿形参数测量方法；利用激光光束与??被测表面几何关系图形求解最佳激光入射区间、并从传感器形位误差等参数出发推导了??测量精度的变化规律。??２．１激光三角法尺寸测量原理??激光三角法（ＬａｓｅｒＴｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）是非接触式几何尺寸及位移测量的重要手段。该??方法由于测量结构简单、测试速度快、设备布置灵活方便，在工业测量中有着广泛的应??用激光三角法测量原理如图２．１所示，半导体激光器发射激光束照射在被测物体表??面，由漫反射而形成的激光束被光学透镜聚集后，再由ＣＣＤ接收成像。当物体产生位??移时，光斑在ＣＣＤ上的像点也会相应地随之移动，因此真实物体的位移可以通过对像??点移动的检测和计算得到。通过对移动表面的持续采样，便可获得该测量面的一组轮廓??数据＿〇??光学透??韻削激光?＿?、、、＞、、、－－－???＾，１??ｆ?安装距离ｔ测量距离１??图２．１激光三角法原理图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｌａｓｅｒ?ｔｒｉｇｏｎｏｍｅｔｒｉｃ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??按照入射光线与被测工件表面法线的关系，半导体激光传感器可分为直射式和斜射??式两种（１）直射式：激光经透镜聚焦后，垂直如射到被测物体表面。适合测量散??射性较好的表面。具有光斑较小，光强集中，体积小等优点；（２）斜射式：激光与被测??－１０?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学在精密测量中的应用[J]. 张泰然. 中国设备工程. 2018(23)
[2]基于视觉的齿轮齿形参数测量方法[J]. 牛金星,申杰,邢明贵. 机床与液压. 2017(22)
[3]离合器液压供油系统压力脉动特性研究[J]. 陈飞,马彪,李耿标,李和言,范家辉,王宇森. 机床与液压. 2017(19)
[4]国产齿轮测量中心的发展问题探究[J]. 张海亮,张蕾. 科技风. 2017(18)
[5]基于激光位移传感器的锥齿轮齿距偏差及齿圈跳动测量[J]. 邱林,宋爱平,沈雨涵,彭云. 机械传动. 2017(06)
[6]利用三坐标测量机和MATLAB联合求解齿形误差方法研究[J]. 杨灵敏. 装备制造技术. 2016(04)
[7]近年来齿轮测量仪器的发展[J]. 王维毅. 科技创新导报. 2015(15)
[8]齿轮油泵非定常压力脉动分析[J]. 柏宇星,孔繁余,何玉洋,张慧,夏斌. 机床与液压. 2015(09)
[9]渐开线齿形误差的影像坐标测量[J]. 罗永兴,熊显瑜,刘昌华,黄艳. 计测技术. 2013(S2)
[10]CNC齿轮测量中心[J]. 苗静. 西安工业大学学报. 2013(05)
博士论文
[1]直齿圆柱齿轮渐开线齿廓的结构光视觉测量技术[D]. 李冠楠.吉林大学 2014
[2]渐开线水液压内啮合齿轮泵研究[D]. 宋伟.浙江大学 2013
[3]外啮合齿轮泵困油机理、模型及试验研究[D]. 李玉龙.合肥工业大学 2009
[4]非结构化网格生成及其并行化的若干问题研究[D]. 陈建军.浙江大学 2006
硕士论文
[1]输出轴力平衡型多输入齿轮马达的研究[D]. 刘峰.燕山大学 2016
[2]面齿轮三坐标测量方法研究及其软件开发[D]. 张燕.中南大学 2013
[3]电动缸的测试系统设计及建模[D]. 闫飞飞.中国科学技术大学 2010
[4]极坐标法测量渐开线齿轮的研究[D]. 张大厦.天津大学 2010
[5]非结构化网格生成技术研究及应用[D]. 董亮.江苏大学 2010
[6]集成于三坐标测量机的激光三角法测量系统[D]. 出晓岚.厦门大学 2009
[7]基于激光测距的二维大尺寸测量研究[D]. 戴建芳.天津大学 2008
[8]齿轮泵流量脉动分析与优化设计[D]. 喻开清.哈尔滨工业大学 2006
[9]激光三角法在物体三维轮廓测量中的应用[D]. 汤强晋.东南大学 2006
本文编号：3479622
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