伺服控制的关节轴承安装与固定设备研究

发布时间：2020-11-12 23:57

　　 近年来国内航空工业发展迅速,对飞行器的轻量化设计提出了更高标准,飞机用自润滑关节轴承的安装与固定是轻量化设计的关键环节。关节轴承安装与固定工艺理论的研究,相关技术成果向生产应用的转化都对设备有极大需求,为此本文研制了一台伺服控制的关节轴承安装与固定设备,并对其机电系统进行研究。主要工作内容包括:根据关节轴承的安装与固定工艺要求设计了设备的机械系统和测控系统;利用有限元软件完成了主轴箱机械传动零部件的刚度分析,得到传动机构总变形量与主轴载荷之间的线性关系,为主轴下压量在线检测提供校正数据。建立了设备机械传动系统的数学模型,研究了机械参量对机械传动系统动态特性的影响,优化了滚珠丝杠的选型;完成了设备的电气控制系统建模,通过Simulink仿真研究对主轴转速伺服控制系统、主轴进给伺服控制系统的控制参数进行整定,设计的PID控制器可以实现主轴转速、加载力和进给速度的高性能控制。利用机电系统的研究成果对设备进行调试,然后进行设备的工作性能试验。加载性能试验证明主轴进给系统的加载精度和稳定性满足工艺需求,关节轴承的安装与固定试验证明研制的设备可以高质量完成轴承的安装与滚铆固定工艺。基于模糊控制理论设计了参数自整定的模糊PID控制器,对比仿真证明模糊PID控制器调节下的主轴进给系统响应速度、动态跟随性能、抗扰能力优于使用PID控制器的系统,为设备电气控制系统优化提供理论指导。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V229
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 自润滑关节轴承简介
    1.2 关节轴承的安装与固定工艺发展现状
        1.2.1 关节轴承的安装工艺研究
        1.2.2 关节轴承的固定工艺研究
    1.3 关节轴承安装与固定装备发展现状
    1.4 研究目的及意义
    1.5 主要研究内容
第2章 关节轴承安装与固定设备研制
    2.1 设计要求
    2.2 总体方案设计
        2.2.1 关节轴承安装工艺的实现
        2.2.2 关节轴承滚铆固定工艺的实现
    2.3 主轴进给系统设计
        2.3.1 关节轴承压入力的计算
        2.3.2 弹性环节的设计
        2.3.3 齿轮齿条传动机构设计
        2.3.4 主轴系统设计
        2.3.5 主轴进给电动缸选型
    2.4 主轴转动调速系统设计
        2.4.1 花键主轴设计
        2.4.2 调速电机选型
    2.5 测控系统总体设计
        2.5.1 控制系统设计思路
        2.5.2 伺服电机控制模式选择
        2.5.3 设备方案展示
    2.6 机械传动零部件刚度校核
        2.6.1 零部件刚度对主轴下压量的影响
        2.6.2 零部件刚度对主轴加载力的影响
    2.8 本章小结
第3章 设备机电系统研究
    3.1 机械传动系统动态特性分析
        3.1.1 传动机构建模
        3.1.2 机械参量的折算
        3.1.3 机械传动系统仿真
    3.2 电气控制系统建模
        3.2.1 伺服电机坐标转换原理
        3.2.2 静坐标系下伺服电机的状态方程
        3.2.3 伺服电机的数学模型
        3.2.4 主轴载荷及转速控制原理
        3.2.5 电气控制系统电流环分析
        3.2.6 电气控制系统速度环设计
    3.3 主轴转速伺服控制研究
        3.3.1 pid控制原理
        3.3.2 调速系统电流环动态特性分析
        3.3.3 调速系统速度环动态特性分析
    3.4 主轴进给系统伺服控制研究
        3.4.1 主轴进给系统建模
        3.4.2 主轴加载性能分析
        3.4.3 主轴进给系统的安装性能分析
    3.5 本章小结
第4章 设备的工作性能试验
    4.1 试验目的及内容
    4.2 设备调试
        4.2.1 设备开机前检查
        4.2.2 主轴转动系统调试
        4.2.3 主轴进给系统空载调试
    4.3 主轴进给系统的加载性能测试
    4.4 设备安装与固定轴承的性能试验
        4.4.1 试验大纲
        4.4.2 试验流程
        4.4.3 试验结果分析
    4.5 本章小结
第5章 主轴进给系统控制策略优化
    5.1 模糊推理系统
    5.2 主轴进给系统的模糊pid控制器设计
        5.2.1 隶属函数的建立
        5.2.2 模糊推理规则库的建立
        5.2.3 模糊推理系统的动态特性
        5.2.4 模糊控制器的参数整定
    5.3 模糊pid控制的主轴进给系统建模
    5.4 主轴进给系统性能对比分析
        5.4.1 基于模糊pid控制的主轴加载系统研究
        5.4.2 复合控制器对主轴下压速度的影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间承担的科研任务
附录一
附录二
附录三

【参考文献】

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3 舒强;胡秋;米良;;一种伺服加载系统的设计与测试[J];自动化仪表;2014年08期

4 胡忠会;刘国光;;关节轴承的安装与固定[J];航空标准化与质量;2013年02期

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3 路桂明;基于模糊PID控制的电锅炉温度控制系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2007年

本文编号：2881420