重型机床惯量匹配研究与电机选型软件开发

发布时间：2017-08-08 09:17

  本文关键词：重型机床惯量匹配研究与电机选型软件开发

  更多相关文章： 重型机床 伺服进给系统 惯量匹配 机电联合仿真 电机选型软件

【摘要】：重型机床时变切削负载大,惯性负载大,工作空间大导致偏载严重,长时间加工的可靠性、安全性要求高,由于重型机床这些固有的特点,进给时需要以较低的速度运行,然而在低速时易出现爬行现象。因此,高效大容量伺服驱动与拖动系统成为了重型机床运动控制与传动的关键部件,其中惯量匹配是保证伺服驱动与拖动有效的重要因素。然而重型机床在电机选型时,惯量匹配缺乏相应的研究,电机的选型往往不是最佳的,工程人员所选电机有时候不能保证重型机床运行在最佳状态,因此有必要对重型机床的电机选型进行相应研究。针对重型机床的滚珠丝杠以及齿轮齿条这两种典型伺服进给机构,给出了其机械系统数学模型,在此基础上建立了滚珠丝杠和齿轮齿条的伺服进给系统模型,并给出伺服进给系统的调试方法,通过阶跃响应调试优化了控制参数。使用伺服进给系统的时间评价指标和动态精度评价指标,分析不同条件下的惯量匹配程度。对齿轮齿条伺服进给系统进行验证后,针对双电机伺服进给系统进行了不同惯量比、不同加速度、不同干扰力矩的惯量匹配仿真分析,推荐合适的惯量比。运用机电联合仿真的手段,分析滚珠丝杠伺服进给系统在不同工况下惯量匹配问题。通过将滚珠丝杠进行分段处理,采用刚柔混合模型建模,并用LMS测出模态与ADMAS仿真模态对比验证;在滚珠丝杠联合仿真平台下,分析不同惯量比,不同加速度和不同速度对工作台动态性能的影响,得到不同工况下伺服惯量比的推荐值。开发重型机床电机选型软件,该软件可以进行机械进给系统传动链的组合、不同工况的模拟、电机的初选以及终选、伺服进给系统匹配程度分析,能够规范工程技术人员的电机选型步骤,对伺服电机选型结果做出相应评价。该软件在武汉重型机床有限公司以及北京第一机床有限公司进行了实例验证,所选电机得到了相关工程师的认可。
【关键词】：重型机床 伺服进给系统 惯量匹配 机电联合仿真 电机选型软件
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题来源9
• 1.2 研究背景及意义9-10
• 1.3 研究综述10-15
• 1.4 主要工作15-17
• 2 十字滑台伺服进给系统数学建模17-29
• 2.1 伺服驱动控制系统数学模型17-18
• 2.2 滚珠丝杠伺服进给系统建模18-23
• 2.3 齿轮齿条多电机伺服进给系统建模23-26
• 2.4 交流伺服系统参数调试26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 齿轮齿条伺服进给系统验证与惯量匹配分析29-43
• 3.1 伺服惯量匹配评价标准29-31
• 3.2 齿轮齿条伺服进给系统模型验证31-36
• 3.3 齿轮齿条伺服进给系统惯量匹配研究36-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 滚珠丝杠伺服进给系统惯量匹配分析43-58
• 4.1 机电联合仿真建模简介43-44
• 4.2 十字滑台机电联合仿真建模44-49
• 4.3 机电联合仿真平台的验证49-53
• 4.4 滚珠丝杠伺服进给系统惯量匹配仿真研究53-57
• 4.5 本章小结57-58
• 5 重型机床电机选型软件开发与验证58-78
• 5.1 电机选型软件的结构设计58-61
• 5.2 电机选型软件的功能介绍61-68
• 5.3 电机选型软件验证68-77
• 5.4 本章小结77-78
• 6 总结与展望78-80
• 6.1 全文总结78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-86

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本文编号：639227