基于碳纤维复合材料的滚珠丝杠副热变形自适应抑制方法研究

发布时间：2020-12-19 10:52

　　在高速精密加工过程中,滚珠丝杠副在运行过程中由于摩擦等因素会产生温升,进而产生热变形,其热变形会影响滚珠丝杠副的定位精度。为抑制滚珠丝杠副的热变形,提高其精度稳定性,本文提出了一种基于高模量碳纤维复合材料、能够自适应抑制其热变形的滚珠丝杠副,称之为改进型滚珠丝杠副,并就此进行了深入分析研究,具体内容如下。第一,研究了滚珠丝杠副的热变形求解方法。基于传热学与有限单元法的原理,建立了滚珠丝杠副的热-结构耦合分析有限元模型,采用顺序耦合方法求解出其热变形,并实验验证了其准确性。以此为基础,建立了改进型滚珠丝杠副的热变形分析有限元模型。第二,基于Kriging代理模型与遗传算法对改进型滚珠丝杠副的设计参数进行了优化研究。首先,建立并验证了改进型滚珠丝杠副的热变形求解的Kriging代理模型,得到了改进型滚珠丝杠副关键设计参数与其热变形之间的近似映射关系。基于Kriging代理模型,研究了单一关键设计参数对改进型滚珠丝杠副热变形的影响特点,采用遗传算法对改进型滚珠丝杠副的关键设计参数进行优化,得到了改进型滚珠丝杠副关键设计参数的最佳组合。第三,研究了优化后的改进型滚珠丝杠副动力学性能及多工况下的... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 滚珠丝杠副热变形求解研究现状
        1.2.2 滚珠丝杠副热变形抑制研究现状
        1.2.3 基于代理模型的结构参数优化研究现状
    1.3 课题来源与研究内容
第2章 滚珠丝杠副热变形求解研究
    2.1 普通滚珠丝杠副热变形求解研究
        2.1.1 传热学基本理论
        2.1.2 滚珠丝杠副热力学参数求解
        2.1.3 滚珠丝杠副热变形求解
    2.2 普通滚珠丝杠副热变形求解实验验证
        2.2.1 滚珠丝杠副热变形实验
        2.2.2 实验结果分析
    2.3 基于碳纤维复合材料的滚珠丝杠副热变形求解研究
    2.4 本章小结
第3章 基于Kriging代理模型的改进型滚珠丝杠副设计参数优化
    3.1 Kriging代理模型的建立
        3.1.1 Kriging代理模型简述
        3.1.2 改进型滚珠丝杠副热变形求解有限元模型的Kriging代理模型
    3.2 Kriging代理模型精度验证
    3.3 改进型滚珠丝杠副热变形研究
        3.3.1 改进型滚珠丝杠副热变形的特点
        3.3.2 改进型滚珠丝杠副的设计参数优化
    3.4 本章小结
第4章 优化后改进型滚珠丝杠副综合性能研究
    4.1 优化后改进型滚珠丝杠副的动力学性能研究
    4.2 不同工况下优化后改进型滚珠丝杠副热变形抑制效果
    4.3 不同复合材料弹性模量下优化后改进型滚珠丝杠副热变形抑制效果
    4.4 本章小结
第5章 优化后改进型滚珠丝杠副模拟实验研究
    5.1 实验目的
    5.2 实验过程
        5.2.1 实验器材
        5.2.2 实验流程
        5.2.3 实验结果
    5.3 实验结果分析
        5.3.1 温度结果分析
        5.3.2 热变形结果分析
        5.3.3 端盖对热变形的影响分析
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士期间所发表的学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[5]“中国制造2025”探秘[J]. 曲风.  新产经. 2015(04)
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博士论文
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硕士论文
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[3]中空滚珠丝杠进给系统综合性能建模仿真研究[D]. 肖磊.华中科技大学 2016
[4]滚珠丝杠高速旋风硬铣削加工热变形误差的研究[D]. 刘少辉.山东建筑大学 2013
[5]高速高精数控车床滚珠丝杠进给系统热态特性研究[D]. 钟名东.华东交通大学 2011



本文编号：2925777