机床移动副精度模型与装配工艺优化研究

发布时间：2020-08-12 08:20

【摘要】：本文以运动几何学理论为基础,以离散测试数据为对象,研究了移动副弹性误差运动的不变量及其性质;开展了不变量在移动副测试评价、精度分析、工艺调整和参数标定中的应用。主要研究内容如下:(1)提出了移动副误差运动的不变量评价方法。推导了刚体直线运动的充要条件,讨论了刚体上直母线与刚体动轴线轨迹的整体几何性质。将移动副真实运动向理想运动逼近,获得了准定/动轴线的优化模型,提炼了误差运动的全局不变量,并以此定义了移动副的不变量精度,使评价结果不再受测量功能点及其坐标系的影响。(2)建立了移动副弹性误差约束模型。综合考虑了导轨几何误差、动结合面刚度、零部件弹性变形、外载等影响因素,研究了移动副零部件特征状态与真实误差运动的映射关系,揭示了移动副在弹性约束条件下的变形协调规律,从而实现不变量精度及其特性的准确分析,并为装配工艺的优化与移动运动链的误差标定提供了依据。(3)建立了移动副高效装配工艺参数优化模型。采用超静定固支梁等效导轨的实际约束状态,分析其在位移载荷作用下的全行程弹性变形函数。以提升移动副不变量精度为目标,建立导轨单点/多点工艺参数优化模型,求解了含调整段螺钉分布、调整位置、调整量等多项参数的导轨工艺调整方案,为移动副高效高质量装配提供了理论指导。(4)建立了机床移动运动链的误差运动模型。以移动副弹性约束结构和误差运动的不变量理论为基础,界定了运动链结构参数和运动副误差的概念。研究了几何、物理和外载作用下,各误差项的传递与转化规律,推导了运动链的输出误差运动函数。以三轴移动运动链为对象,通过误差运动模型的正反解,实现了多类变载工况下的运动链误差特性的分析,以及功能点空间运动轨迹的补偿。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG502
【图文】：

准线,标架,直纹面,坐标轴

及Ｄａｒｂｏｕｘ标架中的各坐标轴求导，可得微分运算公式［３］：逡逑ｄｓ逡逑—＝ｋｃ９，ｎ邋－ｋｓｄ．ｖ逡逑，ｄ５逦＾—－—ｋｃＯ．ａ邋＋邋｛ｒ邋＋邋ｄ．）ｖ逡逑ｄｓ逡逑—＝ｋｓ０．ａ邋－（ｔ邋＋邋０．邋）／ｉ逡逑字母ｓ和ｃ为三角函数ｓｉｎ和ｃｏｓ的缩写；Ａ：、ｔ分别为准线的曲率ｓ的函数，且仅与准线的局部几何性质有关。逡逑ａ；邋？；邋ｖ｝与ｚｍ｝的相对姿态关系可知，后者各坐标轴方向自由度分量分别为：逡逑NB邋＝叫ａ邋＋邋ｓ０，ｖ逡逑＜邋ｙｍ邋＝ｓ６＾６１ａＪｔ－ｃ，６１ｎ－Ｑ，ｄｉｓｄ１ｖ＝－ｓ０ｌｃ０１ａ＋ｓ０１ｎ＋ｅ０ｌｃ０２ｖ逡逑

刚体,运动速度,瞬轴,定瞬轴面

任意点八？，其运动速度Ｆｐ矢量可表达为：逡逑（２．１３）逡逑其中，ｖｓ为刚体沿瞬轴的平移速度，？ｓ为刚体绕瞬轴的回转速度，如图２．２所示。图中，逡逑点在固定坐标系中的轨迹及ｐ／可参照式（２．３）给出。逡逑■zi逡逑Ｚｆ＼邋／／＾逡逑＼邋ｉ／＾＂＇邋Ｓ0ｆ邋Ｓ0ｆ逡逑图２．２刚体上任意点运动速度的表达逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｖｅｌｏｃｉｔｙ邋ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｎｙ邋ｐｏｉｎｔ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｒｉｇｉｄ邋ｂｏｄｙ逡逑对一般的刚体空间运动，其瞬轴随弧长５而变化，所有瞬时瞬轴在固定坐标系和运逡逑动坐标系中分别形成定瞬轴面和动瞬轴面。其中，定瞬轴面２Ｖ如图２．３所示，任意时刻逡逑的定瞬轴线由点和单位矢量确定，并对应于刚体上的点＆？）和４＾，？１。由于通过逡逑】２逡逑

定瞬轴面,空间运动,刚体,瞬轴

【参考文献】