[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及腹板式齿轮传动减振控制技术领域,尤其涉及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。

背景技术

齿轮是许多精密功率和扭矩传动机械的关键原件之一，由于其传动稳定性好、精度高，被广泛应用于汽车、轮船、航空、航海、制造机床等动力传动中。在大功率传动中，齿轮结构尺寸很大，重量也较大，很难保证制造、安装精度，因此由于啮合振动、齿廓误差、偏心和弹性变形扰动造成的谐波振动会造成齿轮传动中难以接受的振动和噪声，严重时会直接导致传动系统的使用寿命和传动性能下降。特别是对于航空、航海和机器人行业使用的齿轮，减轻质量是设计的一个主要目标，而腹板式齿轮具有较薄轮缘和腹板，能够有效降低系统的质量，减少齿轮传动的惯性力，但是轮缘厚度较小容易引起啮合轮齿齿宽方向变形较大，导致啮合刚度下降，直接影响齿轮传动的精确性和稳定性。

发明内容

为解决现有技术和实际情况中存在的上述问题，本发明提供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，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。

优选地，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。

优选地，磁场基座通过螺纹与低速轴联接，通过止动垫片防松。

优选地，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v_s、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v_s的阴极连接；

电压源v_s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；