一种腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置及减振控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106884966A(43)申请公布日2017.06.23(21)申请号201710165945.2(22)申请日2017.03.20(71)申请人兰州交通大学地址730000甘肃省兰州市安宁区安宁西路88号(72)发明人石慧荣高溥李宗刚赵冬艳张军平(74)专利代理机构北京中恒高博知识产权代理有限公司11249代理人高玉滨(51)Int.Cl.F16H57/00(2012.01)F16F15/03(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置及减振控制方法(57)摘要本发明公开了一种腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置，包括高速轴、小齿轮、滚动轴承、大齿轮、低速轴、支撑座、磁场基座、压电环、电刷、换向片、绕组线圈、磁极、线圈支架、滑动轴承和箱体，磁场基座与低速轴固定连接，磁极楔紧在磁场基座腔体内壁上，电刷通过螺纹与磁场基座固联，支撑座相对箱体固定，两换向片和绕组线圈固连在线圈支架上，并与线圈支架不导通，线圈支架一端固定在支撑座上，压电环通过粘合剂粘接在大齿轮腹板两侧的轮缘上。本发明利用电压定压控制和极化电压的速度正反馈控制，可以实时调整压电环的变形，控制齿轮传动的啮合刚度，有效提升齿轮传动的精确性和稳定性。CN106884966ACN106884966A权利要求书1/2页1.一种腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置，其特征在于，包括高速轴、小齿轮、滚动轴承、大齿轮、低速轴、支撑座、磁场基座、压电环、电刷、换向片、绕组线圈、磁极、线圈支架、滑动轴承和箱体，所述高速轴上设有小齿轮，所述低速轴上设有大齿轮，所述小齿轮和大齿轮啮合传动；磁场基座与低速轴固定连接，磁极楔紧在磁场基座腔体内壁上，电刷通过螺纹与磁场基座固联，二者保持绝缘不导通；支撑座相对箱体固定，其内圆柱面安装轴承，高速轴和低速轴通过轴承与箱体实现动连接；两换向片和绕组线圈固连在线圈支架上，并与线圈支架不导通，线圈支架一端固定在支撑座上，绕组线圈两输出端与两个换向片固接，所述电刷在转动时与换向片接触；压电环通过粘合剂粘接在大齿轮腹板两侧的轮缘上，与大齿轮不导通，压电环内外圆柱面通过导线与控制电路输出电压端相连，压电环采用径向极化设计；电刷输出电压采用定电压控制，压电环的极化电压采用闭环位置正反馈控制，二者的控制电路封装在磁场基座上；电刷与定电压控制电路之间、定电压控制电路与极化电压控制电路之间采用导线连接，提供压电环控制电压。2.根据权利要求1所述的腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置，其特征在于，所述压电减振传动装置还设有磁场基座端盖，所述磁场基座端盖的一端用螺钉与磁场基座相连，内圆柱面通过滑动轴承与支撑座联接。3.根据权利要求1所述的腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置，其特征在于，磁场基座通过螺纹与低速轴联接，通过止动垫片防松。4.根据权利要求1所述的腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置，其特征在于，所述压电环的压电采样电路包括第一运算放大器A1、电容C、输入电压源v、电压源vs、第二运算放大器的A2、电阻R10、R20、控制器，所述第一运算放大器A1的反相输入端通过电容C连接到压电环的第一连接端；所述压电环的第一连接端还与输入电压源v的阳极端连接，所述输入电压源v的阴极端与接地端连接；第一运算放大器A1的输出端与电压源vs的阴极连接；电压源vs的阳极与第二运算放大器的A2的输出端连接；A2运算放大器的反相输入端与压电环的第二连接端连接；电阻R10连接在第一运算放大器A1反相输入端和输出端之间，电阻R20连接在第二运算放大器A2反相输入端和输出端之间；输入电压源v和电压源vs分别与控制器连接。5.根据权利要求4所述的腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置，其特征在于，所述控制器为位置正反馈控制器，其压电激励环传递函数为，扰动的传递函数为：其中i是模态序号，是一个m×1的矢量，m为扰动作用的数量，上标“’”表示转置，2CN106884966A权利要求书2/2页、和分别表示第i个模态的频率、模态阻尼比和模态振型积，N为结构总的模态数，其正位置反馈函数为：根据控制模态振动的需要，位置正反馈控制的模态数n可以随之增加，补偿频率与系统的固有频率相同，补偿阻尼不同于系统阻尼，可以根据设计要求设定；所述反馈通道包括补偿器TF，其传递函数为：其中R1和R2为电阻，C1和C2为电容。6.根据权利要求5所述的腹板式圆柱齿轮传动压电减振传动装置，其特征在于，所述补偿器包括补偿器控制电路，电阻R1与电阻C1组成并联电路，所述并联电路一端与正相输入端连接，并联电路的另一端与依次与电阻R2，电容C2串联后连接到反相输入端；所述R2和电容C2组成的串联之支路一端与正相输出端连接