滚珠丝杠副精度保持性测试平台的研究及应用

发布时间：2017-09-30 22:34

  本文关键词：滚珠丝杠副精度保持性测试平台的研究及应用

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【摘要】：数控机床是装备制造业的重要设备,机床的性能最直接决定着装备制造业的水平,我国的数控机床与先进国家存在着较大差距,主要体现在精度保持性方面。滚珠丝杠副和滚动直线导轨是影响数控机床精度保持性的关键部件。课题来源于国家科技重大专项“数控机床性能、精度保持性研究”子课题,首先综述国产数控机床与国际先进数控机床在精度保持性方面的差距以及国内外在这方面的研究现状。其次以滚珠丝杠副为主要研究对象,运用加速退化试验方法,开发设计滚珠丝杠副精度保持性加速试验台。根据试验要求确定了滚珠丝杠副精度保持性加速试验台的总体方案,进行机械系统设计和测控系统设计。在机械系统设计中,对试验台床身、床身上体、模拟负载支撑单元等关键零部件进行机械结构设计,保证试验台的承载能力和可靠的工作性能。测控系统包括信号参数测量模块和运动加载模块,确定了参数测量和运动控制方案,完成了硬件选型和以Lab VIEW为平台的操作软件的开发。滚珠丝杠副加速退化测试平台信号采集系统,主要采集反映滚珠丝杠副工况下变化特征的信息。主要有:直线度误差、定位精度误差、行程偏差和运行状态下滚珠丝杠副主螺母的温度、电机输出扭矩、滚珠丝杠副的振动信号和摩擦力矩值等。本文基于Lab VIEW程序平台开发滚珠丝杠副精度退化数据处理程序,采集滚珠丝杠副的特征信息并实时输出到显示屏,可以直观的观察到试验台的变化情况。采集滚珠丝杠副精度和摩擦力矩等特征信息的信号,利用Matlab软件编写程序进行处理,分析滚珠丝杠副在退化过程中行程偏差和摩擦力矩的变化情况。根据这些滚珠丝杠副特征信息的变化情况,总结出滚珠丝杠副退化的规律,为滚珠丝杠副改进设计和加工工艺提供有效的理论依据。
【关键词】：滚珠丝杠副 加速退化试验 测试平台 状态监测 精度分析
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 研究背景和意义8-10
• 1.1.1 课题背景8-9
• 1.1.2 产品研发的目的9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10
• 1.2.2 国内研究现状10-13
• 1.3 课题来源及研究内容13-14
• 1.4 论文结构14-16
• 第2章 滚珠丝杠副试验方案的设计16-28
• 2.1 滚动功能部件概述16-19
• 2.1.1 滚珠丝杠副结构和特点16-18
• 2.1.2 滚动直线导轨副结构18-19
• 2.2 模拟切削状态的加速退化试验19-20
• 2.3 定位精度测量试验要求20-27
• 2.3.1 滚珠丝杠动态测量的方法20-21
• 2.3.2 滚珠丝杠试验台规范21
• 2.3.3 定位精度、重复定位精度、行程误差分析21-23
• 2.3.4 摩擦力矩的测量23-24
• 2.3.5 润滑系统方案24-25
• 2.3.6 测控系统总体方案25-26
• 2.3.7 试验台运动控制系统26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 滚珠丝杠副测试平台结构设计28-38
• 3.1 试验台床身支撑单元29-32
• 3.1.1 床身29-30
• 3.1.2 床身上体单元30-32
• 3.1.3 模拟负载支撑单元32
• 3.2 试验台直线运动单元32-36
• 3.2.1 滚珠丝杠副33-35
• 3.2.2 滚动直线导轨副35-36
• 3.3 试验台加载系统单元36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 滚珠丝杠副测试平台信号的采集38-46
• 4.1 滚珠丝杠副加速退化在线监测38-42
• 4.1.1 直线度和定位精度的测量方法38-39
• 4.1.2 行程偏差测量方法39-41
• 4.1.3 运行状态下各种信号测量方法41-42
• 4.2 滚珠丝杠副加速退化非在线监测42-45
• 4.2.1 滚珠丝杠副摩擦力矩测量方法42-44
• 4.2.2 滚珠丝杠副静刚度测量方法44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第5章 滚珠丝杠副精度退化试验分析46-58
• 5.1 滚珠丝杠副在线监测数据处理46-55
• 5.1.1 直线度和定位精度数据处理46-51
• 5.1.2 行程偏差数据处理51-54
• 5.1.3 振动信号数据处理54-55
• 5.2 滚珠丝杠副非在线监测数据处理55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 结论与展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64

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