[科普中國]-空程

提供給一種死區(qū)的通用名詞。這種死區(qū)是當(dāng)一個裝置的輸入改變方向時由于裝置輸入與輸出之間的暫時中斷引起的。一個機械連接的松弛或松動是空程的一個典型例子。

油液減振器空程異響發(fā)生的過程對油液減振器工作原理和工作過程進行分析，建立空化發(fā)生的力學(xué)模型，分析空程性畸變產(chǎn)生的過程，利用開發(fā)的減振器異響測試設(shè)備進行減振器異常檢測判斷，研究了幾種減振器異常噪聲檢測方法。結(jié)果表明：發(fā)生空程性畸變后活塞與油液間的間隙碰撞、活塞與空蝕后的缸筒摩擦力增大導(dǎo)致對活塞的巨大沖擊，進而產(chǎn)生異常噪聲。1

減振器空程畸變異響試驗測試方法根據(jù)設(shè)計的減振器試驗臺及車載道路試驗儀對減振器進行檢測。(1)臺架測試方案 ：采用變頻電動機通過皮帶傳動帶動曲柄滑塊機構(gòu)來實現(xiàn)對減振器的近似正弦波激振，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速得到近似不同路況條件下對減振器缸筒的隨機激振。拉壓力傳感器和加速度傳感器分別固定于減振器活塞桿和缸筒上。活塞響應(yīng)信號經(jīng)傳感器直接采集，微型計算機同時進行兩個通道的信號采集。(2)車載道路測試方案 ：將待測減振器安裝在試驗車的前輪，把傳感器安放在車內(nèi)的座椅上直接測試車輛行駛時座椅處垂向的振動信號。采集的信號通過A/D轉(zhuǎn)換、放大器放大，傳入微型計算機分析處理。選取某高級越野車前油液減振器進行測試，得出正常和異常故障減振器活塞桿頭加速度振動信號的時域波形、幅值譜、自功率譜等數(shù)據(jù)結(jié)果。1

最大加速度判定方法最大加速度判定方法是通過軟件統(tǒng)計出活塞桿頭加速度時域波形最大峰值的平均值而得出的，對于所采集的每段波形，都可以在測試軟件示波器上顯示出最大峰值的大小 (包括正峰值和負(fù)峰值 )。長期行駛在山區(qū)復(fù)雜路面空化嚴(yán)重有異響的減振器的加速度值要明顯大于正常減振器，所以通過統(tǒng)計最大峰值的平均值，就可以評價該減振器的性能。1

幅值譜判定方法幅值譜判定方法是依據(jù)正常減振器和異常減振器在幅值譜上的區(qū)別而進行減振器性能判定的。正常減振器的幅值譜峰值較小，且頻率成分分布不均，主要集中在200 ～400Hz之間 ；而空化后的有嚴(yán)重異響減振器幅值譜峰值較大，且頻率成分分布較廣，往往會在1500Hz左右出現(xiàn)高頻摩擦成分。因此，根據(jù)正常減振器和異響減振器在幅值譜上的區(qū)別，可以用幅值譜來進行減振器異常情況的評價。1

自功率譜判定方法自功率譜判定方法。從所測得的自功率頻譜曲線來看，該段頻率范圍內(nèi)，發(fā)生空化有嚴(yán)重異響減振器所測得的座椅處自功率頻譜值均比正常減振器的要大。在座椅的垂直方向上，駕乘人員最敏感的頻率范圍為4.2～12.5 Hz，表明發(fā)生空程畸變的減振器嚴(yán)重影響乘坐人員的舒適感。1

油液減振器空化現(xiàn)象油液減振器空化現(xiàn)象是影響減振器質(zhì)量品質(zhì)的一個重要因素，減振器受到巨大的沖擊后，腔內(nèi)的油液發(fā)生空程性畸變并使減振器活塞筒發(fā)生空蝕破壞，減振器活塞桿頭加速度振動信號的時域波形、幅值譜、自功率譜與正常減振器相比有明顯的不同。活塞與油液間的間隙碰撞、活塞與空蝕后缸筒的靜動摩擦力增大導(dǎo)致減振器活塞的沖擊而產(chǎn)生高頻衰減振動。活塞與油液間的間隙越大、缸筒空蝕得越嚴(yán)重，這些沖擊也越大。1

概率理論的濾波減速器空程回差計算及分析介紹了一種處于研究階段的新型高性能少齒差行星齒輪傳動件----- 濾波減速器； 分析了影響空程誤差的主要因素，應(yīng)用概率統(tǒng)計的方法推導(dǎo)了一對圓柱齒輪副空程回差的數(shù)學(xué)計算式，并對濾波減速器空程回差進行了計算； 對樣機進行了計算和測試，并通過計算與實驗結(jié)果的比較驗證了齒輪傳動空程回差計算式的正確性； 對濾波減速器空程回差的相關(guān)影響因素進行了分析，并提出了一些改進措施。2

運用概率統(tǒng)計方法分析空程誤差的假設(shè)精密傳動的空程誤差，也稱回差、空回，是指傳動裝置的輸入軸旋向改變時，輸出軸轉(zhuǎn)角與理論值的滯后量。傳動鏈的 空程是各個齒輪副上回 程誤差的綜合。產(chǎn)生空程的因素 較多，如最 小側(cè)隙、齒輪加工誤差、中心距偏差、軸與齒輪孔的配合間隙、軸承游隙、軸與軸承孔的配合間隙、軸心線的平行度和彈性變形等都會對空回產(chǎn)生影響。

而在分析齒輪傳動鏈的回差時，需要將各種因素的影響進行綜合。以往常用極值相加的方法，來計算最大回差的數(shù)值，但這種情況只是在各影響因素處于極限值時才出現(xiàn)。事實上，各影響因素很少可能會同時處于最大值和同一相位，所以用極值法得到的數(shù)值，對絕大多數(shù)設(shè)計來說是不切實際的偏大的數(shù)值，從而不合理地提高了制造精度，導(dǎo)致不經(jīng)濟的后果。在進行產(chǎn)品設(shè)計時，只給出各零部件的公差，而一批零件的制造誤差通常是在給定的公差范圍內(nèi)按一定的統(tǒng)計規(guī)律分布的。而運用概率統(tǒng)計方法對一批零件組成的齒輪裝置的精度分析，不僅考慮各組成部分誤差值的大小，而且考慮其出現(xiàn)的概率。這是由于在某一傳動裝置中，各組成零件的各項誤差都同時接近公差極限的概率，一般來說是很小的，可以看作是不可能出現(xiàn)的。

運用概率統(tǒng)計方法進行齒輪傳動鏈精度分析，應(yīng)以下列假設(shè)為前提：

1) 齒輪誤差及其他誤差都是連續(xù)型隨機變量。

2) 各項誤差源的分布都是相互獨立的。

3) 齒輪誤差及其他各項誤差的分布，都遵循正態(tài)分布或其他簡單的典型分布規(guī)律。2

基于概率理論的單個圓柱齒輪副空程誤差推導(dǎo)空程誤差，主要由傳動中嚙合齒的側(cè)隙引起。圓柱齒輪側(cè)隙是被測齒輪與理想精度的齒輪，在公稱中心距安裝時，固定一個齒輪，另一個齒輪能轉(zhuǎn)過的分度圓上的弧長。齒輪傳動的側(cè)隙是多項隨機誤差綜合作用的結(jié) 果，其中軸的剛度、溫度 變化等影響很小，可以忽略； 則影響齒輪側(cè)隙的因素主要考 慮：刀具切齒時的進刀誤差、齒輪雙嚙時的徑向綜合誤 差、中心距偏差等對齒輪側(cè)隙的影響。2

濾波減速器空程誤差計算式推導(dǎo)傳動鏈的總回差是將傳動鏈中各對齒輪的回差合成而得到的，但是必須 把總回差折算到傳動鏈的一個特定的傳動軸。對于減速傳動鏈，一般將總回差歸 算到從動軸。濾波減速器可以看成兩個內(nèi)嚙合齒輪副組成的傳動鏈，可簡化為一NN型少齒差行星齒輪傳動機構(gòu)。2

樣機空程回差測試采用靜態(tài)測試法 來測試濾波減速器的空程誤差。在減速器輸出軸的一轉(zhuǎn)內(nèi)取72個測試點，依次讓輸出軸運動到各個點( 即每次轉(zhuǎn)5。)，然后使輸入軸反向直至輸出軸的角度發(fā)生變化，記錄此過程中輸入軸反向的角度值，共可得到72個輸入軸反向轉(zhuǎn)動的角度的測試值ψi0、ψi1、ψi2、…、ψi72，換算到輸出軸得72個輸出軸的計算值ψo0、ψo1、ψo2、…、ψo72，則這72個計算值即為輸出軸在不同位置上的空程誤差。2

測試結(jié)果及分析對樣機測試所得的空程回差最大值為：0.06733。=4.0398′；其與理論計算的回差值( 忽略軸系誤差影響) 相差很小 △=0.9707′，從實驗數(shù)據(jù)可以得出用概率統(tǒng)計的方法計算濾波減速器的空程回差是可行的。此方法也可以用于其他齒輪傳動機構(gòu)中。

由以上計算及測試得出的空程誤差數(shù)據(jù)顯示，與已經(jīng)較成熟的產(chǎn)品，如RV減速器、諧波減速 器等相比，濾波減速器在傳動精度方面還存在一定的差距，為此，綜合所參考資料，結(jié)合濾波減速 器本身提出了以下幾種改進方法：

(1) 對減速傳動，越靠近輸出端的齒輪副精度對空程誤差影響越大，因此適當(dāng)提高靠近輸出端的齒輪副精度，可在相同成本的情況下減小整體空程誤差，即相對提高輸出齒輪1和雙聯(lián)齒輪2的制造精度。

(2) 對于傳動鏈，傳動比i作為計算式分母，因此，傳動比分配按先小后大的原則可減小空程回差，即在滿足合理分配的條件下，對濾波減速器可以適當(dāng)考慮在后一級集中減速。

(3) 對于濾波減速器，可以通過合理裝配減小其空程回差，即在裝配過程中將齒輪的運動偏心和幾何偏心相對于軸承進行相位調(diào)整，使其偏心得到相互補償。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)