靜壓進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模及控制方法研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-03 04:36
精密加工技術(shù)在軍工、航空航天、工程機(jī)械等行業(yè)得到大范圍應(yīng)用,精密數(shù)控機(jī)床是執(zhí)行精密加工任務(wù)的重要設(shè)備,而進(jìn)給系統(tǒng)作為精密數(shù)控機(jī)床的核心組成部件,能保證工件和刀)尖具有正確的相對(duì)位置,實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高質(zhì)量加工。由于液體靜壓支承具有高剛度、低摩擦、阻尼特性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于精密數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)。然而,目前國(guó)內(nèi)外研究多是針對(duì)液體靜壓導(dǎo)軌或軸承,較少對(duì)包含有液體靜壓絲杠副的整體進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行研究。本文對(duì)集成有靜壓絲杠的液體靜壓直線進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為及其控制進(jìn)行了相關(guān)研究,所做的具體工作如下:（1）以靜壓絲杠副為研究對(duì)象進(jìn)行了承載性能分析。以其結(jié)構(gòu)和工作原理為基礎(chǔ),將靜壓絲杠副油腔等效為對(duì)置分布的扇形油腔。通過理論分析得出了單個(gè)扇形油腔的支承特性,通過ANSYS FLUENT進(jìn)行了仿真,與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了等效分析的正確性。推導(dǎo)了靜壓絲杠副等效剛度及阻尼計(jì)算模型,探究了不同系統(tǒng)參數(shù)對(duì)靜壓絲杠副承載性能的影響。（2）將進(jìn)給系統(tǒng)各結(jié)合部等效為液體彈簧阻尼,計(jì)算了其等效剛度阻尼的參數(shù)�；诶窭嗜辗匠探⒘遂o壓進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,根據(jù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)了伺服電機(jī)-進(jìn)給系統(tǒng)整體的傳遞函數(shù)...
【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
氣體靜壓絲杠試驗(yàn)臺(tái)
西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文21.3靜壓絲杠副與靜壓導(dǎo)軌研究現(xiàn)狀在十九世紀(jì)中葉德國(guó)發(fā)明了液體靜壓軸承之后，英國(guó)和蘇聯(lián)緊隨其后，相繼發(fā)明了液體靜壓螺母，但由于加工技術(shù)限制，成品率低，因此并未取得廣泛應(yīng)用[3]。進(jìn)入二十世紀(jì)后，日本針對(duì)流體絲杠螺母副進(jìn)行了研究，流體支承主要使用的介質(zhì)是氣體。研究對(duì)象主要是氣體靜壓小孔節(jié)流絲杠螺母副，陶瓷多孔質(zhì)氣體靜壓絲杠[4][5]等。JunhongMa等研發(fā)了一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)用了氣體靜壓絲杠、軸承，使用光柵進(jìn)行位置檢測(cè)反饋[6]。JamesZhu等人也針對(duì)氣體靜壓絲杠做過研究，采用的節(jié)流方式是利用多孔質(zhì)材料，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示[7]。圖1-1氣體靜壓絲杠試驗(yàn)臺(tái)Fig.1-1Gasstaticpressurescrewteststand與液體靜壓導(dǎo)軌和軸承的工作原理相似，液體靜壓絲杠在傳動(dòng)過程中通過向油腔通入高壓油的方式，在絲杠和螺母之間形成流體潤(rùn)滑。在國(guó)內(nèi)雖然對(duì)靜壓絲杠副也做了一些研究，但受制于加工技術(shù)，未能做到大規(guī)模生產(chǎn)，而國(guó)外的一些公司已經(jīng)有了成熟的產(chǎn)品。圖1-2所示分別為HYPROSTATIK公司和ZOLLERN公司生產(chǎn)的靜壓絲杠[8]。圖1-2HYPROSTATIK靜壓絲杠和ZOLLERN靜壓絲杠Fig.1-2HYPROSTATIKhydrostaticscrewandZOLLERNhydrostaticscrew山東大學(xué)的張永濤考慮到螺距誤差的影響，對(duì)液體靜壓絲杠螺母進(jìn)行了相關(guān)研究[9]，并發(fā)現(xiàn)了油膜的存在具有均化誤差的作用；給出了考慮螺距誤差的油膜特性控制方程；提出了若干油膜均化誤差的影響因素，例如螺母的徑向位移和傾斜角度等。蘭州理工大學(xué)的
1緒論3趙樹清、羅生梅以一種用于高速進(jìn)給系統(tǒng)的液體靜壓絲杠副為研究對(duì)象[3][10]，通過理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，，基于靜壓絲杠副和常見的滾珠絲杠副的傳動(dòng)機(jī)理，將兩者進(jìn)行了對(duì)比研究，證明了在剛度、承載力及耐磨損方面，靜壓絲杠副的性能均要優(yōu)于一般的滾珠絲杠。2011年，吳曉明等針對(duì)一種用于立式車床的靜壓絲杠副進(jìn)行了研究，內(nèi)容為絲杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算[11]，如圖1-3所示為其研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-3立式車床上的靜壓絲杠副結(jié)構(gòu)圖Fig.1-3Structureofstaticpressurescrewpaironverticallathe焦建華等[12]申請(qǐng)了一項(xiàng)可用于大型立式車床的靜壓絲杠副的實(shí)用新型專利，，其對(duì)應(yīng)的工況為重載。在絲杠的結(jié)構(gòu)方面創(chuàng)新性的應(yīng)用了鋸齒形螺紋。該專利所提出的靜壓絲杠副具有受載大、摩擦孝可靠性高、磨擦孝傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于提高大型立式車床的升降傳動(dòng)效率具有重要意義�？翟碵13]利用液阻網(wǎng)格法對(duì)靜壓絲杠副的靜態(tài)特性進(jìn)行了研究，但由于在理論分析中較少涉及到加工精度和表面粗糙度的因素影響，在實(shí)際工況下，系統(tǒng)外界參數(shù)均對(duì)流場(chǎng)的特性有著顯著的影響。在文中也提出了一套關(guān)于靜壓絲杠副的實(shí)驗(yàn)分析步驟和測(cè)試方案。盧品娟[14]等針對(duì)靜壓絲杠副的加工誤差進(jìn)行了研究，例如螺距誤差、有效徑誤差及截型誤差等，給出了誤差產(chǎn)生的一系列原因。對(duì)相關(guān)制作加工工藝進(jìn)行了介紹，通過該種加工工藝可以使絲杠的精度保持長(zhǎng)期不變。TOnatEkinci[15]等人對(duì)氣體靜壓導(dǎo)軌進(jìn)行了理論建模和試驗(yàn)研究。主要是對(duì)氣體靜壓導(dǎo)軌的位置誤差進(jìn)行分析，通過理論研究分析，給出了兩項(xiàng)主要的影響因素，分別是支承剛度和幾何誤差。接著對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行預(yù)加載實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果能夠相互印證。ManishKumar[16]等人設(shè)計(jì)并制造了?
本文編號(hào)：2896002
【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
氣體靜壓絲杠試驗(yàn)臺(tái)
西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文21.3靜壓絲杠副與靜壓導(dǎo)軌研究現(xiàn)狀在十九世紀(jì)中葉德國(guó)發(fā)明了液體靜壓軸承之后，英國(guó)和蘇聯(lián)緊隨其后，相繼發(fā)明了液體靜壓螺母，但由于加工技術(shù)限制，成品率低，因此并未取得廣泛應(yīng)用[3]。進(jìn)入二十世紀(jì)后，日本針對(duì)流體絲杠螺母副進(jìn)行了研究，流體支承主要使用的介質(zhì)是氣體。研究對(duì)象主要是氣體靜壓小孔節(jié)流絲杠螺母副，陶瓷多孔質(zhì)氣體靜壓絲杠[4][5]等。JunhongMa等研發(fā)了一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)用了氣體靜壓絲杠、軸承，使用光柵進(jìn)行位置檢測(cè)反饋[6]。JamesZhu等人也針對(duì)氣體靜壓絲杠做過研究，采用的節(jié)流方式是利用多孔質(zhì)材料，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示[7]。圖1-1氣體靜壓絲杠試驗(yàn)臺(tái)Fig.1-1Gasstaticpressurescrewteststand與液體靜壓導(dǎo)軌和軸承的工作原理相似，液體靜壓絲杠在傳動(dòng)過程中通過向油腔通入高壓油的方式，在絲杠和螺母之間形成流體潤(rùn)滑。在國(guó)內(nèi)雖然對(duì)靜壓絲杠副也做了一些研究，但受制于加工技術(shù)，未能做到大規(guī)模生產(chǎn)，而國(guó)外的一些公司已經(jīng)有了成熟的產(chǎn)品。圖1-2所示分別為HYPROSTATIK公司和ZOLLERN公司生產(chǎn)的靜壓絲杠[8]。圖1-2HYPROSTATIK靜壓絲杠和ZOLLERN靜壓絲杠Fig.1-2HYPROSTATIKhydrostaticscrewandZOLLERNhydrostaticscrew山東大學(xué)的張永濤考慮到螺距誤差的影響，對(duì)液體靜壓絲杠螺母進(jìn)行了相關(guān)研究[9]，并發(fā)現(xiàn)了油膜的存在具有均化誤差的作用；給出了考慮螺距誤差的油膜特性控制方程；提出了若干油膜均化誤差的影響因素，例如螺母的徑向位移和傾斜角度等。蘭州理工大學(xué)的
1緒論3趙樹清、羅生梅以一種用于高速進(jìn)給系統(tǒng)的液體靜壓絲杠副為研究對(duì)象[3][10]，通過理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，，基于靜壓絲杠副和常見的滾珠絲杠副的傳動(dòng)機(jī)理，將兩者進(jìn)行了對(duì)比研究，證明了在剛度、承載力及耐磨損方面，靜壓絲杠副的性能均要優(yōu)于一般的滾珠絲杠。2011年，吳曉明等針對(duì)一種用于立式車床的靜壓絲杠副進(jìn)行了研究，內(nèi)容為絲杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算[11]，如圖1-3所示為其研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-3立式車床上的靜壓絲杠副結(jié)構(gòu)圖Fig.1-3Structureofstaticpressurescrewpaironverticallathe焦建華等[12]申請(qǐng)了一項(xiàng)可用于大型立式車床的靜壓絲杠副的實(shí)用新型專利，，其對(duì)應(yīng)的工況為重載。在絲杠的結(jié)構(gòu)方面創(chuàng)新性的應(yīng)用了鋸齒形螺紋。該專利所提出的靜壓絲杠副具有受載大、摩擦孝可靠性高、磨擦孝傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于提高大型立式車床的升降傳動(dòng)效率具有重要意義�？翟碵13]利用液阻網(wǎng)格法對(duì)靜壓絲杠副的靜態(tài)特性進(jìn)行了研究，但由于在理論分析中較少涉及到加工精度和表面粗糙度的因素影響，在實(shí)際工況下，系統(tǒng)外界參數(shù)均對(duì)流場(chǎng)的特性有著顯著的影響。在文中也提出了一套關(guān)于靜壓絲杠副的實(shí)驗(yàn)分析步驟和測(cè)試方案。盧品娟[14]等針對(duì)靜壓絲杠副的加工誤差進(jìn)行了研究，例如螺距誤差、有效徑誤差及截型誤差等，給出了誤差產(chǎn)生的一系列原因。對(duì)相關(guān)制作加工工藝進(jìn)行了介紹，通過該種加工工藝可以使絲杠的精度保持長(zhǎng)期不變。TOnatEkinci[15]等人對(duì)氣體靜壓導(dǎo)軌進(jìn)行了理論建模和試驗(yàn)研究。主要是對(duì)氣體靜壓導(dǎo)軌的位置誤差進(jìn)行分析，通過理論研究分析，給出了兩項(xiàng)主要的影響因素，分別是支承剛度和幾何誤差。接著對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行預(yù)加載實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析結(jié)果能夠相互印證。ManishKumar[16]等人設(shè)計(jì)并制造了?
本文編號(hào)：2896002
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