基于GMM在滚珠丝杠轴向误差补偿上的应用研究

发布时间：2022-01-09 02:42

　　数控机床的加工精度是影响被加工工件尺寸精度的一个直接原因,工件的最终加工精度是由机床刀具与工件之间的相对位移误差决定的。现在误差补偿主要是从软件的角度出发,但是这不能从本质上解决问题误差问题。我国机床精度受到制约也就是工作母机精度落后,所以从硬件去补偿研究其误差是很有必要的。随着Tb-Dy-Fe为代表的稀土超磁致伸缩材料功能材料广泛发展,它具有磁致伸缩大、响应速度快、磁-机械耦合系数大、磁滞小等优点,是理想的微位移驱动材料。结合超磁致伸缩材料的特性,按照课题给定的性能指标,对超磁致伸缩微位移补偿系统的机械结构、磁路结构、定位控制系统进行了初步设计和仿真。本文在以下几方面开展了研究工作:1、超磁致伸缩材料工作特性的分析,为滚珠丝杠轴向补偿器设计做准备;2、对滚珠丝杠进行了弹性杆的轴向误差理论推导、滚珠丝杠轴向刚度误差分析,即:为实现其补偿,必须确定滚珠丝杠的轴向误差,利用弹性力学确定滚珠丝杠的轴向误差。从而确定滚珠丝杠轴向补偿器的量程;3、滚珠丝杠轴向补偿器的设计与实现。在设计过程中确定补偿器的整体结构,在此基础上选择GMM（giant magnetostrictive material... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 数控机床误差分析
        1.1.1 误差的来源
        1.1.2 误差的分类
        1.1.3 国内滚珠丝杠副研究的制约因素
    1.2 磁致伸缩材料在机械工程上的应用现状
    1.3 超磁致伸缩材料的特点
        1.3.1 超磁致伸缩材料的应用基础
    1.4 磁致伸缩材料在超精密加工中的应用
    1.5 滚珠丝杠轴向补偿系统的整体设计方案
    1.6 论文的主要研究内容及意义
        1.6.1 论文的主要研究内容
        1.6.2 论文研究研究意义
    1.7 本章小结
2 滚珠丝杠的轴向误差分析
    2.1 滚珠丝杠的轴向误差确定
        2.1.1 弹性杆的轴向误差
        2.1.2 滚珠丝杠在热动态特性下的轴向误差
        2.1.3 滚珠丝杠轴向误差分析
    2.2 本章小结
3 磁致伸缩材料特性和滚珠丝杠轴向补偿器的数学模型
    3.1 超磁致伸缩材料的工作特性
        3.1.1 超磁致伸缩材料的晶体结构和磁致伸缩理论解释
        3.1.2 超磁致伸缩材料的工作特性
    3.2 超磁致伸缩效应模型
    3.3 滚珠丝杠轴向补偿器静态模型
        3.3.1 静态位移特性模型
        3.3.2 静态力特性模型
    3.4 滚珠丝杠轴向补偿器动态建模
    3.5 本章小结
4 滚珠丝杠轴向补偿器设计与仿真
    4.1 滚珠丝杠轴向补偿器的基本结构与工作原理
    4.2 滚珠丝杠轴向补偿器设计中的几个基本要求
        4.2.1 滚珠丝杠轴向补偿器机械结构设计要求
        4.2.2 超磁致伸缩致动器电磁结构设计要求
    4.3 滚珠丝杠轴向补偿器的设计
        4.3.1 应用背景、设计要求与总体结构
        4.3.2 超磁致伸缩棒的设计与选型
        4.3.3 超磁致伸缩致动器电磁结构设计
        4.3.4 超磁致伸缩棒温升与热变形控制装置设计
        4.3.5 致动器能量转换效率计算
        4.3.6 滚珠丝杠轴向补偿器设计结果
    4.4 动态模型的传递函数
    4.5 系统仿真分析
    4.6 本章小结
5 滚珠丝杠轴向补偿器内部磁场的设计及有限元ANSYS 分析
    5.1 轴向补偿器内磁场的结构
    5.2 电磁场分析
    5.3 磁场分布的有限元分析
        5.3.1 有限元分析
        5.3.2 磁场边值条件
        5.3.3 磁场分布的有限元分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑热弹性的滚珠丝杠热动态特性[J]. 夏军勇,胡友民,吴波,史铁林.  华中科技大学学报(自然科学版). 2008(03)
[2]稀土超磁致伸缩转换器的动态特性仿真研究[J]. 王传礼,丁凡,张凯军.  系统仿真学报. 2003(03)
[3]数控机床几何误差和误差补偿关键技术[J]. 刘焕牢,李曦,李斌,师汉民.  机械工程师. 2003(01)
[4]数控加工中的误差来源及其对策[J]. 周晓宏.  制造业自动化. 2002(08)
[5]电容位移法精确测量磁性薄膜的磁致伸缩系数[J]. 万红,邱佚,谢海涛,斯永敏,扬德明.  功能材料. 2002(03)
[6]超磁致伸缩材料微位移执行器的设计理论及方法[J]. 贾振元,杨兴,郭东明,侯璐景.  机械工程学报. 2001(11)
[7]超磁致伸缩材料驱动器的数学模型[J]. 林青,张国贤,何青玮,虞兰.  机电一体化. 2001(06)
[8]数控机床通用空间几何误差建模方法与精密加工指令的生成技术研究[J]. 范晋伟,关佳亮,王文超,刘又午,章青.  江苏机械制造与自动化. 2001(04)
[9]超磁致伸缩执行器在机电工程中的应用研究现状[J]. 郭东明,杨兴,贾振元,武丹.  中国机械工程. 2001(06)
[10]温控相变材料[J]. 严自力,王宏升.  中国个体防护装备. 2001(01)

硕士论文
[1]磁致伸缩材料在微动工作台中的应用[D]. 李恒菊.武汉理工大学 2005
[2]稀土超磁致伸缩致动器的设计及实验研究[D]. 傅龙珠.浙江大学 2003



本文编号：3577785