本发明涉及一种工业机器人关节伺服传动系统谐振机理分析方法，属于齿轮振动分析领域。
背景技术：
1、关节伺服系统是机器人的核心部分，其工作性能直接影响着机器人的安全及使用寿命。机器人关节主要由伺服电机、减速机、联轴器、负载及其控制系统所构成，是一个典型的机电耦合系统，由于关节伺服传动系统的机械传动部分经常使用传动轴、减速器、联轴器等传动装置连接电机和负载，而实际弹性传动装置不是理想刚体，存在一定弹性，从而产生机械谐振，使得关节运行时发生振荡。机械振荡不仅会产生噪声污染，还使得控制系统调节性下降等问题。这类复杂机电系统中，当机器人关节在不同工况下运行时，机械谐振对系统的动态性能与稳定性产生较大的影响，甚至损坏系统的精密传动部件。因此，研究关节传动系统的机械谐振问题，将对保证工业机器人稳定运行和使用寿命，具有重要理论和实践意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种工业机器人关节伺服传动系统谐振机理分析方法，探索机械结构参数与关节伺服传动系统谐振机理之间的定量关系和仿真分析弹性传动装置对关节伺服传动系统性能的影响，从而为关节伺服传动系统的机械振荡研究提供理论支持，而且为提升工业机器人关节的使用寿命和稳定性提供参考。
2、本发明是采用以下技术手段实现的：
3、step1、由于工业机器人关节伺服驱动系统的传动机构不是纯刚体，存在一定弹性，从而使得系统产生机械谐振，因此，本发明提出了考虑减速器传动比的工业机器人关节传动系统的“电机-负载”双惯量等效模型，并推导等效模型动力学公式，其方程如下：
4、
5、step2、基于step1的关节伺服传动系统等效模型的动力学公式，推导出电机角速度、负载角速度与电机电磁转矩的传递函数，其方程如下：
6、
7、step3、基于step2传递函数关系式，可以进一步简化求解出关节伺服传动系统的谐振频率和反谐振频率公式，其中：谐振频率而反谐振频率
8、step4、基于step3中谐振频率公式可以获取机械参数与谐振频率之间定量关系，其主要为关节伺服传动系统的谐振频率受伺服电机转动惯量、负载转动惯量、减速比和传动轴扭转刚度系数等参数影响，从谐振频率方程表达式可以看出刚度系数与谐振频率呈正比，而其他参数与谐振频率呈反比。
9、step5、对工业机器人关节伺服传动系统进行了机电耦合分析，将关节伺服传动系统简化为“电机-减速机-负载”系统，工业机器人关节传动系统主要由电机、减速机、负载组成。关节传动系统力矩平衡方程如下：
10、
11、step6、基step5的“电机-减速机-负载”系统的机电耦合模型，并建立该系统的机电耦合振动数学模型，其表达式如下：
12、
13、step7、基于step6的机电耦合振动数学模型搭建机器人关节伺服传动系统振动仿真模型，通过改变搭建的振动仿真模型中对应机械参数数值，从而获取机械参数与谐振频率之间定量关系的变化趋势，从而验证谐振频率公式的正确性。
14、本发明的目的是研究机械结构参数与关节伺服传动系统谐振机理的定量关系和仿真分析弹性传动装置对关节伺服传动系统性能的影响，提供一种关节伺服传动系统谐振机理分析方法。特点在于从关节伺服传动系统时，频域角度分析谐振机理问题，研究和分析机械结构参数与关节伺服传动系统谐振机理的定量关系和仿真分析弹性传动装置对关节伺服传动系统性能的影响规律。发明包括四部分。在第一部分中，提出考虑减速器传动比的工业机器人关节传动系统的“电机-负载”双惯量等效模型，并建立了等效模型的数学模型；在第二部分中，利用该等效模型的数学模型推导出电机角速度、负载角速度与电机电磁转矩的传递函数，求解出谐振频率公式，从而获取机械参数与谐振频率之间定量关系；在第三部分中，将关节伺服传动系统简化为“电机-减速机-负载”系统，建立该系统的机电耦合振动数学模型；在第四部分中，搭建了机器人关节伺服传动系统振动仿模型，通过改变该模型中机械参数数值获取机械参数与谐振频率之间定量关系的变化趋势。
1.一种工业机器人关节伺服传动系统谐振机理分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
