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的综述报告.docx

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的综述报告
本文将对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进行综述，主要包括以下内容：传统夹钳机负载不均衡的问题及引起的危害，夹钳旋转双齿轮并联传动系统的结构及工作原理，负载均衡控制方法的分类及应用情况，总结与展望。
一、传统夹钳机负载不均衡的问题及引起的危害
重载锻造操作机夹钳在工作时会受到较大的负载，如果负载分布不均衡，不仅会影响操作机的生产效率和品质，还会造成以下危害：①导致机床变形和加工质量下降；②加快工具的磨损和疲劳破坏；③制品尺寸偏差较大导致生产效率下降和废品率增加。
二、夹钳旋转双齿轮并联传动系统的结构及工作原理
夹钳旋转双齿轮并联传动系统是一种用来改善夹钳机负载均衡问题的控制方法，其结构示意如下图所示：
在上图中，夹钳旋转双齿轮并联传动系统包括左右两个相同的双齿轮传动机构和一对夹钳，其中，夹钳固定在两侧的齿轮上，通过左右两边相对转动实现工件的夹紧和松开；两侧齿轮分别通过电机驱动并联转动，每个齿轮由两组斜齿轮传动实现传递力矩和转速。
夹钳旋转双齿轮并联传动系统的工作原理为：左右两边的电机同步转动，使得两个齿轮上的夹钳最终保持同步，即左右两个夹钳在同一水平面上，两个齿轮之间实现力矩的平衡和负载的均衡。
三、负载均衡控制方法的分类及应用情况
当前，夹钳旋转双齿轮并联传动系统的负载均衡控制方法主要分为两类：一类是基于PID控制策略的负载均衡控制方法，另一类是基于模型预测控制策略的负载均衡控制方法。
1、基于PID控制策略的负载均衡控制方法
基于PID控制策略的负载均衡控制方法采用反馈控制思想，通过控制夹钳旋转双齿轮并联传动系统的转速和力矩来实现负载均衡。该方法具有实现简单、响应速度快、稳定性好的优点，但对控制精度和噪声抵抗能力要求高。
李如勇等人（2021）采用了基于PID控制策略的夹钳旋转双齿轮并联传动系统负载均衡控制方法，从硬件和软件两个方面进行优化，实现了负载均衡控制和机器人抓取实验，验证了该方法的有效性。
2、基于模型预测控制策略的负载均衡控制方法
基于模型预测控制策略的负载均衡控制方法以模型预测和优化控制为核心，通过对夹钳旋转双齿轮并联传动系统的速度、力矩等参数进行建模预测，实现对系统负载的均衡控制。该方法具有对噪声和扰动的抵抗能力强、实现精度高的优点，但计算量大且复杂度高。
王涛（2021）等人提出了一种基于模型预测控制的夹钳旋转双齿轮并联传动系统负载均衡控制方法，针对夹钳工作中的多种负载变化，用模型预测控制方法实现了夹钳旋转双齿轮并联传动系统负载的实时均衡控制。
四、总结与展望
夹钳旋转双齿轮并联传动系统作为一种新型负载均衡控制方法，在重载锻造操作机夹钳领域具有重要应用价值。本文分析了夹钳旋转双齿轮并联传动系统的结构及工作原理，综述了负载均衡控制方法的分类及应用情况，发现基于PID控制策略的控制方法在夹钳工作范围较小时具有优势，而基于模型预测控制策略的控制方法在夹钳工作范围较大时性能较佳。未来，可以从以下几个方面进一步探讨和优化夹钳旋转双齿轮并联传动系统的负载均衡控制方法：①加强夹钳传动机构优化设计和建模预测，以提高系统响应速度和实现负载变化的动态均衡；②结合深度学习和神经网络算法，实现对复杂负载变化的准确预测和控制；③研究智能化控制手段，实现对夹钳旋转双齿轮并联传动系统的智能全自动化控制。