机床双驱直线进给系统快速设计技术研究
发布时间：2020-09-07 15:17
随着中国制造业不断发展,高速和高精度机床的需求逐步增长,如何提升机床加工速度与加工精度成为机床发展中重要课题。双驱直线进给系统能够有效抑制高加减速时的振动,提高系统刚性,延长丝杠轴寿命,显著提升系统的响应能力,逐渐在机床进给系统设计中得到广泛的应用。但相关数字化设计研究相对欠缺,因此设计并开发针对双驱进给系统的工具集,实现对进给系统快速选型设计和动静热仿真分析,为机床设计人员提供科学的设计分析工具,对提高双驱设计科学性和效率有重要的意义。本文研究了双驱进给系统分析选型设计和动静热仿真典型业务,总结设计分析的方法流程,深入研究了快速选型算法和结合面建模算法两个关键技术。首先针对现有选型设计系统,分析设计方法和流程中的优缺点,结合双驱进给系统结构特点,研究了双驱直线进给系统关键零部件选型设计计算方法,设计出符合数字化设计思想的快速选型流程。其次针对结合面在动静热仿真分析中建模困难但对分析结果精度影响较大的现实情况,总结了机床中装配面的常见接触形式和等效结合面硬点的布局方式,论证两个装配面接触判定的充要条件,设计并实现了等效结合面快速建模的算法,算法能够快速拾取并定义结合面,将之应用于动静热分析过程,较之以往通过人工建立结合面,提高了分析效率。最终在系统需求分析和功能模块划分的基础上,基于ANSYS语言和C#开发了双驱进给系统快速设计工具集,工具集具备支持多结构的双驱进给系统选型设计和基于ANSYS的双驱静动热分析优化设计功能,通过在机床企业的应用验证,证明了设计方法和软件系统的正确性。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG502.1
【部分图文】：
２．１系统需求分析逡逑２．１．１双驱进给系统选型计算需求逡逑双驱直线进给系统典型结构如图２．１所示。双驱设计方案通常见于垂直地面方向的逡逑进给系统，丝杠螺母带动工作台和刀头一起做上下运动，采用液压缸平衡一部分工作台逡逑和刀头质量，剩余质量的重力都通过丝杠施加在轴承上，相比于水平方向的驱动系统需逡逑要更大的驱动力，采用双驱动可以显著提高系统的刚度和响应速度。逡逑１＇＾ｎ逦0逡逑ＬＪ逦ＬＪ邋，邋５逡逑２邋Ｏ逦Ｓ／逡逑Ｗ：逡逑／逡逑／ｓ逡逑／逡逑＾Ｍ逦Ｓ￣￣１逡逑Ｂ逡逑￣＞ｒ￣｜逦Ｉ逡逑１．伺服电机；２联轴器；３滚珠丝杠；逡逑４轴承；５．导轨；６滑块；７螺母；８工作台逡逑图２．１双驱进给系统结构示意图逡逑电机通过联轴器与丝杠轴相连，部分重型机床电机与丝杠轴之间会添加减速机构逡逑７逡逑
如何建立简单快速的接触判定算法，下面给予推导证明。逡逑４．２．２．１两有限凸平面接触的充要条件逡逑若己知平面７Ｔ上的一点ＰｏＯｏＪｏ．Ｚｏ）和该平面的非零法向量ｎ0４，邋Ｓ，邋Ｃ），如图４．１所示，逡逑现建立平面ｔｔ的方程＃１。逡逑设Ｐ0，ｙ，ｚ；）是平面上的任意一点，做平面内任意向量巧声，由于巧声Nｎ，于是有逡逑Ｐ＾Ｐ－ｎ邋＝邋０逦（４．１）逡逑平面７Ｔ上的点Ｐ都满足上式，而平面７Ｔ外的点Ｐ＇，因＾？与１１都不垂直，故都不满足上逡逑式。逡逑３７逡逑
＾ｉ＋ｌ＝＜７ａ｜逦＾邋Ｍ邋＾１＂３逦ｌＰｂ逡逑（Ｐｊ＋１邋＝逦」逡逑图４．２两面相交算法示意图逡逑其中步４的具体判断方法如下：从士出发，判定，…是否在ｐ；＿＋１ｐ；＿的右侧，如逡逑图中，１＿３在以＋，的右侧，然后判定Ｐｙ．Ｐｙ－ｉ，…是否在说－３的右侧，图中Ｐ；．，？；－＃逡逑N希撸ィ撸沉讲啵虼耍保咚担澈停校校榱较叨蜗嘟唬剩泻停呀哟ァ６杂诳占淠诹较叨闻绣义隙衔恢梅椒ㄖ饕辛街郑梢岳每占湎蛄炕岷嫌沂侄ㄔ虻姆椒ǎ挥忠蛭庑┫叨渭哄义洗τ谕黄矫婺冢梢越凶瓯浠唬矫婺谙叨挝恢霉叵蹬卸ǚ椒ㄇ蠼猓义仙鲜隽街址椒ㄎ馕黾负位。诖瞬欢嘞晔觥ｅ义希桑稳耍у澹冲危桑哄义稀卞澹裕祝卞义希耍海睿觯椋靛义希欤海矗瓷颍粒义希蝈义稀㈠义贤迹矗炒壮し教逋仄私峁故疽馔煎义显冢粒危樱伲又惺峭ü丶憷垂钩杉贤仄斯叵
本文编号：2813516
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG502.1
【部分图文】：
２．１系统需求分析逡逑２．１．１双驱进给系统选型计算需求逡逑双驱直线进给系统典型结构如图２．１所示。双驱设计方案通常见于垂直地面方向的逡逑进给系统，丝杠螺母带动工作台和刀头一起做上下运动，采用液压缸平衡一部分工作台逡逑和刀头质量，剩余质量的重力都通过丝杠施加在轴承上，相比于水平方向的驱动系统需逡逑要更大的驱动力，采用双驱动可以显著提高系统的刚度和响应速度。逡逑１＇＾ｎ逦0逡逑ＬＪ逦ＬＪ邋，邋５逡逑２邋Ｏ逦Ｓ／逡逑Ｗ：逡逑／逡逑／ｓ逡逑／逡逑＾Ｍ逦Ｓ￣￣１逡逑Ｂ逡逑￣＞ｒ￣｜逦Ｉ逡逑１．伺服电机；２联轴器；３滚珠丝杠；逡逑４轴承；５．导轨；６滑块；７螺母；８工作台逡逑图２．１双驱进给系统结构示意图逡逑电机通过联轴器与丝杠轴相连，部分重型机床电机与丝杠轴之间会添加减速机构逡逑７逡逑
如何建立简单快速的接触判定算法，下面给予推导证明。逡逑４．２．２．１两有限凸平面接触的充要条件逡逑若己知平面７Ｔ上的一点ＰｏＯｏＪｏ．Ｚｏ）和该平面的非零法向量ｎ0４，邋Ｓ，邋Ｃ），如图４．１所示，逡逑现建立平面ｔｔ的方程＃１。逡逑设Ｐ0，ｙ，ｚ；）是平面上的任意一点，做平面内任意向量巧声，由于巧声Nｎ，于是有逡逑Ｐ＾Ｐ－ｎ邋＝邋０逦（４．１）逡逑平面７Ｔ上的点Ｐ都满足上式，而平面７Ｔ外的点Ｐ＇，因＾？与１１都不垂直，故都不满足上逡逑式。逡逑３７逡逑
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本文编号：2813516
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