直线滚动导轨装配误差传递与均化作用机理分析
发布时间：2021-03-10 13:38
基于多体系统理论构建数控机床刀具-工件相对位姿误差与几何误差源的映射模型,是实现机床结构件公差分配、滚动导轨和支撑轴承选型的前沿共性技术,其瓶颈问题是如何构建考虑刚弹位移耦合的滚动导轨安装面与运动副之间的误差传递关系,即误差均化作用系数。本论文紧密结合国家数控机床科技重大专项课题研究任务,重点研究直线滚动导轨副误差传递机理、以及构建滚动导轨安装面与运动副间误差映射规律的方法,仿真与试验分析相结合,定量确定误差均化作用系数,为真正实现数控机床整体几何精度匹配设计、装配工艺误差优化奠定理论基础。基于赫兹接触理论,推导出滚动体接触变形和接触压力的经验公式,对单滑块进行力学分析,求解出单滑块的承载力,建立了单滑块承载力和导轨几何误差的传递函数模型,基于四滑块滚动导轨副的力与力矩平衡方程和滑块变形与工作台变形的关系式,构建了工作台位姿误差和导轨几何误差的映射模型。提出了误差均化系数定义方法,并以法向直线度误差为例,揭示了误差均化作用机理。在上述理论分析的基础上,基于有限元中的弹簧单元法,构建导轨-工作台仿真分析模型,对影响误差均化作用的工作台刚度、滑块刚度、导轨副跨距、均布载荷、预紧量和几何误差...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于弹簧单元(a)单滑块的网格划分；
第三章滚动导轨副误差均化作用仿真方法53图3-35拟合得出的非线性回归函数曲面形状Figure3-35Thefittingthesurfacecurveofnonlinearregressionfunction由分析结果可知，导轨基面误差频率越高时，导轨上表面误差值越小，同时对于SRGR45的滚动导轨副而言，当导轨滚道面误差为垂直拱形误差，系数a=-1.5，系数c=0.004时，均化效果最好。3.8本章小结在上述理论分析的基础上，采用弹簧单元法构建了导轨-工作台的仿真模型，并通过有限元计算得出各项影响因素和导轨几何误差形态对误差均化作用的影响规律，通过非线性回归分析得出均化系数和导轨几何误差系数的关系式。构建了导轨安装基面-导轨的仿真模型，对基面刮研误差对均化作用的影响规律进行了初步分析。(1)基于接触力学中的赫兹接触理论，使用分段函数法建立单滑块的等效刚度模型，并与制造商提供的刚度曲线进行对比，最大等效误差不超过11.1%，证明等效模型的正确性。(2)基于弹簧单元法，建立导轨-工作台的仿真分析模型，并分析工作台刚度、滑块刚度、导轨副跨距、均布载荷、预紧量、导轨误差输入的波长、相位、幅值以及导轨几何误差形态、导轨尺寸对均化作用的影响规律，并与力学分析相对比，得出仿真分析的正确性。(3)基于有限元中的螺栓预紧力建模方法，建立导轨基面-导轨有限元模型，并分析螺栓和波形误差相对位置、基面误差频率对均化作用的影响规律，规律表明，导轨上表面垂直方向的变形值随着导轨基面误差频率的增大而减小，且逐渐
第四章滚动导轨副误差均化实验平台搭建57图4-1准直仪测量导轨安装基面误差Figure4-1Themethodofmeasuringthebaseerrorofguiderailwithcollimator导轨滚道面误差测量导轨滚道面误差测量分为相对测量和绝对测量两种方式。相对测量是将千分表通过磁性表座吸附在滑块或工作台上，千分表表头与要检测的滚道面接触且夹角为锐角，导轨滚道面误差为千分表测得的误差减去滑块直线度误差或工作台直线度误差。该方法操作简单，但测量精度较低。绝对测量需要高精度平尺、L型测量夹具和千分表配合使用，首先要调整平尺与左导轨平行，将平尺放置在床身上，千分表吸附在滑块上面，千分表的表针分别与平尺的上表面和侧面接触，如图4-2所示，重复测量两次。图4-2平尺平行度测量调整Figure4-2Adjustmentmethodforparallelismofflatruler第二步，将千分表吸附在L型测量夹具上面，千分表的表针与测量的滚道面夹角成锐角。移动L型测量夹具，每次移动100mm，重复测量两次，记录千分
【参考文献】：
期刊论文
[1]导轨平行度误差对工作台运动误差影响的建模与分析[J]. 何改云,王凯,郭龙真,丁伯慧. 机械科学与技术. 2015(11)
[2]导轨滑块结合部的非线性刚度等效建模研究[J]. 杨涛,张为民,杨勇. 制造技术与机床. 2013(08)
[3]固定结合面法向静态特性模型研究[J]. 张慧锋,关立文,李金峰. 制造技术与机床. 2012(08)
[4]界面元法在机械结构结合部问题中的应用[J]. 石坤,宋俐,师俊平. 中国机械工程. 2012(11)
[5]机床结构结合面静态特性研究与内聚力模拟[J]. 隋立军,田晓耕,卢天健. 固体力学学报. 2012(01)
[6]一种计及滑块裙部变形的滚珠直线导轨副模态分析方法[J]. 陈汀,黄其柏. 中国机械工程. 2012(02)
[7]基于SolidWorks Simulation的电主轴单元实验平台回转结合部有限元分析[J]. 王明威,沈浩,靳岚,赵跃超,谢黎明. 机械制造. 2011(04)
[8]静压导轨误差均化效应影响因素研究[J]. 薛飞,赵万华. 西安交通大学学报. 2010(11)
[9]数控化再制造机床导轨结合面刚度分析[J]. 浦秋林,黄筱调,洪荣晶. 组合机床与自动化加工技术. 2010(10)
[10]基于非线性的数控机床结合部动力学特性研究[J]. 刘春时,孙伟,李小彭,张义民. 制造技术与机床. 2009(08)
硕士论文
[1]机械结合面参数识别及其装配性能预测[D]. 王智渊.兰州理工大学 2010
[2]直线滚动导轨结合面动态特性的研究[D]. 李慎奎.东北大学 2008
[3]基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法研究[D]. 刘启伟.东北大学 2008
[4]滚动直线导轨副静刚度的研究及过渡曲线的设计[D]. 应强.江南大学 2007
[5]滚动直线导轨副的力学性能研究[D]. 王盘铭.华中科技大学 2006
本文编号：3074751
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于弹簧单元(a)单滑块的网格划分；
第三章滚动导轨副误差均化作用仿真方法53图3-35拟合得出的非线性回归函数曲面形状Figure3-35Thefittingthesurfacecurveofnonlinearregressionfunction由分析结果可知，导轨基面误差频率越高时，导轨上表面误差值越小，同时对于SRGR45的滚动导轨副而言，当导轨滚道面误差为垂直拱形误差，系数a=-1.5，系数c=0.004时，均化效果最好。3.8本章小结在上述理论分析的基础上，采用弹簧单元法构建了导轨-工作台的仿真模型，并通过有限元计算得出各项影响因素和导轨几何误差形态对误差均化作用的影响规律，通过非线性回归分析得出均化系数和导轨几何误差系数的关系式。构建了导轨安装基面-导轨的仿真模型，对基面刮研误差对均化作用的影响规律进行了初步分析。(1)基于接触力学中的赫兹接触理论，使用分段函数法建立单滑块的等效刚度模型，并与制造商提供的刚度曲线进行对比，最大等效误差不超过11.1%，证明等效模型的正确性。(2)基于弹簧单元法，建立导轨-工作台的仿真分析模型，并分析工作台刚度、滑块刚度、导轨副跨距、均布载荷、预紧量、导轨误差输入的波长、相位、幅值以及导轨几何误差形态、导轨尺寸对均化作用的影响规律，并与力学分析相对比，得出仿真分析的正确性。(3)基于有限元中的螺栓预紧力建模方法，建立导轨基面-导轨有限元模型，并分析螺栓和波形误差相对位置、基面误差频率对均化作用的影响规律，规律表明，导轨上表面垂直方向的变形值随着导轨基面误差频率的增大而减小，且逐渐
第四章滚动导轨副误差均化实验平台搭建57图4-1准直仪测量导轨安装基面误差Figure4-1Themethodofmeasuringthebaseerrorofguiderailwithcollimator导轨滚道面误差测量导轨滚道面误差测量分为相对测量和绝对测量两种方式。相对测量是将千分表通过磁性表座吸附在滑块或工作台上，千分表表头与要检测的滚道面接触且夹角为锐角，导轨滚道面误差为千分表测得的误差减去滑块直线度误差或工作台直线度误差。该方法操作简单，但测量精度较低。绝对测量需要高精度平尺、L型测量夹具和千分表配合使用，首先要调整平尺与左导轨平行，将平尺放置在床身上，千分表吸附在滑块上面，千分表的表针分别与平尺的上表面和侧面接触，如图4-2所示，重复测量两次。图4-2平尺平行度测量调整Figure4-2Adjustmentmethodforparallelismofflatruler第二步，将千分表吸附在L型测量夹具上面，千分表的表针与测量的滚道面夹角成锐角。移动L型测量夹具，每次移动100mm，重复测量两次，记录千分
【参考文献】：
期刊论文
[1]导轨平行度误差对工作台运动误差影响的建模与分析[J]. 何改云,王凯,郭龙真,丁伯慧. 机械科学与技术. 2015(11)
[2]导轨滑块结合部的非线性刚度等效建模研究[J]. 杨涛,张为民,杨勇. 制造技术与机床. 2013(08)
[3]固定结合面法向静态特性模型研究[J]. 张慧锋,关立文,李金峰. 制造技术与机床. 2012(08)
[4]界面元法在机械结构结合部问题中的应用[J]. 石坤,宋俐,师俊平. 中国机械工程. 2012(11)
[5]机床结构结合面静态特性研究与内聚力模拟[J]. 隋立军,田晓耕,卢天健. 固体力学学报. 2012(01)
[6]一种计及滑块裙部变形的滚珠直线导轨副模态分析方法[J]. 陈汀,黄其柏. 中国机械工程. 2012(02)
[7]基于SolidWorks Simulation的电主轴单元实验平台回转结合部有限元分析[J]. 王明威,沈浩,靳岚,赵跃超,谢黎明. 机械制造. 2011(04)
[8]静压导轨误差均化效应影响因素研究[J]. 薛飞,赵万华. 西安交通大学学报. 2010(11)
[9]数控化再制造机床导轨结合面刚度分析[J]. 浦秋林,黄筱调,洪荣晶. 组合机床与自动化加工技术. 2010(10)
[10]基于非线性的数控机床结合部动力学特性研究[J]. 刘春时,孙伟,李小彭,张义民. 制造技术与机床. 2009(08)
硕士论文
[1]机械结合面参数识别及其装配性能预测[D]. 王智渊.兰州理工大学 2010
[2]直线滚动导轨结合面动态特性的研究[D]. 李慎奎.东北大学 2008
[3]基于ANSYS的螺栓固定结合面建模方法研究[D]. 刘启伟.东北大学 2008
[4]滚动直线导轨副静刚度的研究及过渡曲线的设计[D]. 应强.江南大学 2007
[5]滚动直线导轨副的力学性能研究[D]. 王盘铭.华中科技大学 2006
本文编号：3074751
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3074751.html
