滚珠丝杠副筒状超磁致伸缩自动预紧系统设计与研究
发布时间：2021-11-28 01:56
滚珠丝杠副的预紧力施加可以有效地减小由弹性变形产生的丝杠副轴向间隙,明显地改善轴向刚度和定位精度。然而,作为产生摩擦力矩的主要因素,预紧力太大则会导致驱动力矩变大,传动效率损失,引起滚珠与丝杠滚道之间的温度升高,接触疲劳和磨损增加,减少滚珠丝杠副的使用年限。因此研制预紧力可调控的自动预紧系统对改善滚珠丝杠副的传动性能具有十分重要的意义。基于压电陶瓷、超磁致伸缩材料（Giant Magnetostrictive Material-GMM）等功能材料的精密微位移致动器具有分辨率高、响应特性好、输出力可调等优点,据此实现对预紧力的实时调控是行业内提高滚珠丝杠副传动性能的努力方向。根据这一研究思路,本文利用GMM设计了筒状超磁致伸缩致动器（Cylindrical Giant Magnetostrictive Actuator-CGMA）,提出了滚珠丝杠副筒状超磁致伸缩自动预紧系统,进行了滚珠丝杠副自动预紧系统结构分析与优化、CGMA多场仿真与输出特性研究、筒状超磁致伸缩自动预紧系统建模与控制研究,并进一步探讨了滚珠丝杠副应用CGMA自动预紧后的主要性能。（1）双螺母滚珠丝杠副的预紧力取决于垫片...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２预紧力调节装置结构图??
系统实现预紧力动态调整的分析研宄［４３４６］。与压电陶瓷致动器相比超磁致伸缩滚??珠丝杠副自动预紧系统具有输出力大、稳定性好的优势，其中一种自动预紧结构??见图１－４，该系统由ＧＭＡ的输出力实现预紧，通过铰链－杠杆结构将输出力放大并??传递到滚珠丝杠副的两螺母间，利用力传感器检测预紧力，结合铰链－杠杆超磁致??伸缩预紧系统完成滚珠丝杠副的自动预紧，但该结构缩小了致动器的输出位移，??容易造成传递过程中位移被结构的弹性变形吸收，对铰链－杠杆刚性要求高，且机??械结构复杂，在丝杠运行过程中安装与控制困难。??１?２＿?Ｊ＿?４?５??Ｐ＇?＇?：丨，??Ｇ．００?２０ＱＪ３Ｃ?（ｍｍ）??１００＾０??６??
】－底板；２－侧板；３－ＧＭＡ；?４－圆柱销；５－螺母Ａ；?６－丝杠；７－力传感器；８－螺母Ｂ；?Ａ－超磁致伸??缩预紧系统；Ｂ－铰链－杠杆预紧结构??图１－４基于ＧＭＡ预紧的滚珠丝杠副??１．２．２国外研宄现状??国外从事滚珠丝杠副预紧力研宄工作的国家主要有美国、德国、日本、韩国??等。１９８４年，美国学者＿ｌ〇ｈｎＳｔ〇ｉＷ４７］提出了一种采用镍或镍合金等压磁材料调节滚??珠丝杠副预加载的设计方法，其纵向剖面见图１－５，两个螺母通过螺纹啮合方式与??丝杠相连接，其中一个螺母固定，另外一个螺母与固定螺母间的距离可通过改变??同心套筒间的线圈的激励调整套筒的长度进行调整，从而实现预紧力的调整。??％?ｒｒ１?，４??１－固定螺母；２－压磁材料；３－驱动线圈：４－可动螺母；５－丝杠??图１－５基于压磁材料预加载可调的滚珠丝杠副??德国的Ｗｅｕｌｅ和Ｆｒａｎｋ［４８］对滚珠丝杠副传动的动态性能进行探讨，并与传统机??电传动进行对比分析，提出附加预紧力控制提高滚珠丝杠副的定位性能。Ｖｅｒｌ等??［４９＃］研宄了滚珠丝杠进料速度和预紧力之间的相关性
【参考文献】：
期刊论文
[1]超磁致伸缩谐波电机致动器设计方法与特性研究[J]. 朱林剑,曹向峥,陆玉前. 机械工程学报. 2018(22)
[2]叠堆式超磁致伸缩致动器磁场分布建模及分析[J]. 何忠波,荣策,李冬伟,薛光明,郑佳伟. 光学精密工程. 2017(09)
[3]间歇过程最优迭代学习控制的发展:从基于模型到数据驱动[J]. 池荣虎,侯忠生,黄彪. 自动化学报. 2017(06)
[4]超磁致伸缩超声振动系统的机电转换效率研究[J]. 蔡万宠,张建富,郁鼎文,吴志军,冯平法. 机械工程学报. 2017(19)
[5]滚珠丝杠副静动态特性分析[J]. 魏效玲,王佳宁,刘强. 煤矿机械. 2017(03)
[6]基于无模型自适应控制的无人驾驶汽车横向控制方法[J]. 田涛涛,侯忠生,刘世达,邓志东. 自动化学报. 2017(11)
[7]超磁致伸缩致动器系统时滞模型辨识与控制[J]. 李冬伟,杨朝舒,何忠波,荣策. 磁性材料及器件. 2016(06)
[8]超磁致伸缩作动器磁路优化设计[J]. 高晓辉,刘永光,裴忠才. 哈尔滨工业大学学报. 2016(09)
[9]轴向载荷作用下滚珠丝杠副接触变形分析[J]. 刘丽兰,吴子英. 机械设计与研究. 2016(04)
[10]超磁致伸缩驱动器磁致伸缩模型的有限元分析[J]. 喻曹丰,王传礼,魏本柱. 机床与液压. 2016(13)
博士论文
[1]基于超磁致伸缩的滚珠丝杠副螺母智能预紧技术及应用研究[D]. 王庆东.山东大学 2017
[2]超磁致伸缩射流伺服阀的理论与实验研究[D]. 李跃松.南京航空航天大学 2014
[3]超磁致伸缩致动器的电—磁—热基础理论研究与应用[D]. 张成明.哈尔滨工业大学 2013
[4]超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究[D]. 唐志峰.浙江大学 2005
[5]超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型与控制技术[D]. 曹淑瑛.河北工业大学 2004
硕士论文
[1]高速滚珠丝杠副预紧力丧失对比试验及综合性能研究[D]. 王立.南京理工大学 2016
本文编号：3523463
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２预紧力调节装置结构图??
系统实现预紧力动态调整的分析研宄［４３４６］。与压电陶瓷致动器相比超磁致伸缩滚??珠丝杠副自动预紧系统具有输出力大、稳定性好的优势，其中一种自动预紧结构??见图１－４，该系统由ＧＭＡ的输出力实现预紧，通过铰链－杠杆结构将输出力放大并??传递到滚珠丝杠副的两螺母间，利用力传感器检测预紧力，结合铰链－杠杆超磁致??伸缩预紧系统完成滚珠丝杠副的自动预紧，但该结构缩小了致动器的输出位移，??容易造成传递过程中位移被结构的弹性变形吸收，对铰链－杠杆刚性要求高，且机??械结构复杂，在丝杠运行过程中安装与控制困难。??１?２＿?Ｊ＿?４?５??Ｐ＇?＇?：丨，??Ｇ．００?２０ＱＪ３Ｃ?（ｍｍ）??１００＾０??６??
】－底板；２－侧板；３－ＧＭＡ；?４－圆柱销；５－螺母Ａ；?６－丝杠；７－力传感器；８－螺母Ｂ；?Ａ－超磁致伸??缩预紧系统；Ｂ－铰链－杠杆预紧结构??图１－４基于ＧＭＡ预紧的滚珠丝杠副??１．２．２国外研宄现状??国外从事滚珠丝杠副预紧力研宄工作的国家主要有美国、德国、日本、韩国??等。１９８４年，美国学者＿ｌ〇ｈｎＳｔ〇ｉＷ４７］提出了一种采用镍或镍合金等压磁材料调节滚??珠丝杠副预加载的设计方法，其纵向剖面见图１－５，两个螺母通过螺纹啮合方式与??丝杠相连接，其中一个螺母固定，另外一个螺母与固定螺母间的距离可通过改变??同心套筒间的线圈的激励调整套筒的长度进行调整，从而实现预紧力的调整。??％?ｒｒ１?，４??１－固定螺母；２－压磁材料；３－驱动线圈：４－可动螺母；５－丝杠??图１－５基于压磁材料预加载可调的滚珠丝杠副??德国的Ｗｅｕｌｅ和Ｆｒａｎｋ［４８］对滚珠丝杠副传动的动态性能进行探讨，并与传统机??电传动进行对比分析，提出附加预紧力控制提高滚珠丝杠副的定位性能。Ｖｅｒｌ等??［４９＃］研宄了滚珠丝杠进料速度和预紧力之间的相关性
【参考文献】：
期刊论文
[1]超磁致伸缩谐波电机致动器设计方法与特性研究[J]. 朱林剑,曹向峥,陆玉前. 机械工程学报. 2018(22)
[2]叠堆式超磁致伸缩致动器磁场分布建模及分析[J]. 何忠波,荣策,李冬伟,薛光明,郑佳伟. 光学精密工程. 2017(09)
[3]间歇过程最优迭代学习控制的发展:从基于模型到数据驱动[J]. 池荣虎,侯忠生,黄彪. 自动化学报. 2017(06)
[4]超磁致伸缩超声振动系统的机电转换效率研究[J]. 蔡万宠,张建富,郁鼎文,吴志军,冯平法. 机械工程学报. 2017(19)
[5]滚珠丝杠副静动态特性分析[J]. 魏效玲,王佳宁,刘强. 煤矿机械. 2017(03)
[6]基于无模型自适应控制的无人驾驶汽车横向控制方法[J]. 田涛涛,侯忠生,刘世达,邓志东. 自动化学报. 2017(11)
[7]超磁致伸缩致动器系统时滞模型辨识与控制[J]. 李冬伟,杨朝舒,何忠波,荣策. 磁性材料及器件. 2016(06)
[8]超磁致伸缩作动器磁路优化设计[J]. 高晓辉,刘永光,裴忠才. 哈尔滨工业大学学报. 2016(09)
[9]轴向载荷作用下滚珠丝杠副接触变形分析[J]. 刘丽兰,吴子英. 机械设计与研究. 2016(04)
[10]超磁致伸缩驱动器磁致伸缩模型的有限元分析[J]. 喻曹丰,王传礼,魏本柱. 机床与液压. 2016(13)
博士论文
[1]基于超磁致伸缩的滚珠丝杠副螺母智能预紧技术及应用研究[D]. 王庆东.山东大学 2017
[2]超磁致伸缩射流伺服阀的理论与实验研究[D]. 李跃松.南京航空航天大学 2014
[3]超磁致伸缩致动器的电—磁—热基础理论研究与应用[D]. 张成明.哈尔滨工业大学 2013
[4]超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究[D]. 唐志峰.浙江大学 2005
[5]超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型与控制技术[D]. 曹淑瑛.河北工业大学 2004
硕士论文
[1]高速滚珠丝杠副预紧力丧失对比试验及综合性能研究[D]. 王立.南京理工大学 2016
本文编号：3523463
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