Servo control of an underactuated power transmission system: Analysis of a spur gear pair
Eksik tahrikli güç aktarım sisteminin servo kontrolü: Bir çift düz dişlinin analizi
- Tez No: 421304
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. CAN ULAŞ DOĞRUER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Düz dişliler diğer dişlilerin karşılaştırıldığında en yüksek verime sahip oldukları görülür. Bu tür dişliler daha dar alanda kullanılabilir ve yataklara eksenel kuvvet uygulamaz. Düz dişlilerin yatak sistemleri diğer dişlilere göre daha basittir. Düz dişliler çalışma sırasında daha az ısı üretir ve imalatı daha basittir. Bu tür dişlilerin en büyük dezavantajları iletim hatası sayılır. İletim hatası birçok nedenden olabilir. En önemli nedeni iki dişli arasındaki esneklik katsayısının zaman ile değişimidir. Bir çift dişli döndüğü zaman dişli ve çarkın değme oranına göre temas halinde olan dişlerin sayısı ile + 1 ( =temas halinde olan dişlerin sayısı) arası değişir. Bu temas halinde olan dişlerin sayısındaki değişiklik esneklik katsayısında büyük değişikliğe neden olur ve sonuçta iletim hatası oluşur. Araştırmacılar iletim hataların kaldırılması veya azalması için farklı yöntemler geliştirmişler. Bu çalışmada bir kontrol yöntemiyle iletim hatasının etkisinin azaltılmasına çalışıldı. Bu yöntemde sistem kontrolcüsü dişli kutusunun çıkış milindeki hataları. Dişli tasarımında Solidworks'ta parametrik tasarım yöntemi kullanılmıştır. Bu program vasıtası ile farklı ölçülerde, modüllerde, basınç açısı ve farklı diş sayısında düz dişliler üretilebilir. Dişlilerin tüm değişkenleri konvansiyonel matematiksel ve geometrik denklemlere uyumlu tasarlanmıştır. Temel dairenin üzerinde çizilen involute eğrileri, involute denklemlerle çizilmiştir. Dişlilerin esneklik katsayısı hem analitik ve hem sayısal (sonlu elemanlar) yöntemlerle hesaplanmıştır; esneklik katsayısı hesaplamaları malzemede depolanan enerji teorisi dayanır. Moment altında oluşan eğilmenin miktarını ölçerek veya hesaplayarak yukarıdaki yöntemlerle esneklik katsayısı hesaplanmıştır. Analitik ve sayısal yöntemlerin sonuçları karşılaştırılmıştır. Dişli kutusunun çıkış milin hızını düzenlemek için kontrol sistemi yörünge izleme teorisi kullanılmıştır. İletim hataları eğrisinin yörünge izlemesi eksik tahrikli sistem yöntemiyle yapılmıştır. Bu yöntemde giriş ve çıkış milleri algılayıcı le ölçülür. Sistemde PI denetleyici kullanılmıştır. Diş sayısı, temel daire çapı, malzeme, dişli ağırlığı, geometri ve aktarma oranı gibi faktörler sistemin sonucunda etkilidir. Sonuçlar uygulanan eksik tahrikli sistem yönteminin dişli kutusunun çıkışının kararlı hale getirilmesinde etkin olduğunu göstermektedir. Bu kontrol yöntemi giriş torkunu kontrol ederek çıkış mil hareketi oldukça düzenlenler ve iletim hatasını oldukça azalıp ve titreşim ve gürültünün azalmasına da neden olur.
Özet (Çeviri)
Among many types of gears, spur gears have the highest efficiency. This type of gears need less space than any other gears and they produce lower axial thrust. So, they have a much simple bearing system. Spur gears yield less heat, and manufacturing of them is simpler than others. Transmission error (TE) is one of the disadvantages of spur gearboxes. TE are caused by many factors, but the most important factor is mesh stiffness variation. When a pair of gears are rotating, according to the value of contact ratio, the number of contact teeth are constantly changing form to + 1 (m=minimum number of teeth in contact). This variation in the number of teeth in contact causes high changes in total stiffness. As a result, it causes transmission errors. Researchers have developed different methods to eliminate or minimize the transmission error. In this study, a control method has been developed. In this method by using a control law, system can regulate output of gearbox. Here, gear parametric design method is done in Solidworks program. It is possible to generate different spur gears with different teeth numbers, module, tooth wide, and pressures angle. All parameters of gears are in accordance with conventional mathematical and geometric equations of gear design. Involute curves on the base circle are designed according to Involute equation. Also, typical spur gearbox is designed to have gear pair with real parameters. Gears mesh stiffness is computed by using both analytical and numerical (Finite Element) methods. Mesh stiffness computation is based on the theory of energy stored in the material. Deflection value is obtained based on the applied moment, and stiffness is calculated by using that method. The results of the analytical and finite element methods are compared with each other. Control system design for regulation and linearization of gearbox output are done according to the theory of trajectory tracking. Trajectory tracking of transmission error curve is done by the method of underactuated multibody system. In this method, output is measured by sensors. The system is linearized and the remaining linear portion of the dynamics is controlled with a PI controller. Factors such as the number of teeth, gear base circle diameter, material, weight, geometry, and transmission ratio are effective in system responses. The results show that the method of underactuated multibody system is effective in regulation gearbox output. When this control law is used to control the torque input acting on the designed gearbox, the output will be quite uniform, transmission error will be minimized, and vibration and noise will be decreased.
Benzer Tezler
- Dört tekerlekten tahrik edilen yanal kayma ile yönlendirilen bir mobil robotun tasarımı ve dayanıklı hareket kontrolü
Design and robust motion control of a four wheel drive skid-steered mobile robot
SERCAN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Kontrollü lagrange yöntemleri ve uygulamaları
Controlled lagrangian methods and applications
HÜSEYİN ALPASLAN YILDIZ
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Design, control, modeling, and gait analysis in miniature foldable robotics
Katlanabilir minyatür robotlarda tasarım, kontrol, modelleme ve adımlama analizi
MOHAMMAD ASKARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. ONUR ÖZCAN
- Görsel servo kontrol yöntemi ile bir insansız hava aracının kontrol edilmesi
Control of an unmanned aerial vehicle using visual servo control
ZEHRA CEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Predictive control of an ac machine
AA motorunun öngörülü yöntem ile kontrolü
HASAN ÖZYAVRU
Yüksek Lisans
İngilizce
1992
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiPROF. DR. OKTAY KAYNAK