考虑摩擦和间隙的柔性滚珠丝杠进给系统建模与分析

为了研究高速滚珠丝杠进给伺服系统的动态特性,提出了一种建立进给系统机械子系统振动模型的混合建模方法,采用带有轴向和扭转自由度的欧拉-伯努利梁单元描述丝杠的轴向、扭转和弯曲振动,采用集中参数方法描述交流伺服驱动子系统和进给系统的其余部件,建立了包含摩擦、间隙非线性因素及外切削力干扰的柔性进给系统模型。实验证明了混合模型能够较准确反映机械系统的振动特性。在此基础上,数值仿真分析表明,低速运动中摩擦和间隙非线性会导致进给系统产生较大的速度波动,在高速运动中机械系统的轴向和扭转振动会导致进给系统不稳定。     

基于综合指标的机床滚珠丝杠进给系统动态性能优化

建立了滚珠丝杠进给系统理论动力学模型并对其响应传函特性进行分析,构建了基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型,提出了基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法,构建面向综合指标评价的可扩缩式动态性能指标评价函数,根据动态性能优化要求实时建立动态性能综合评价指标函数,通过运动路径规划定义,借助遗传优化算法,实现面向可扩缩式综合指标评价的滚珠丝杠进给驱动系统动态性能优化。通过实验测试与实例分析,验证了前述滚珠丝杠进给系统理论动力学建模、基于数字化模块仿真的滚珠丝杠进给驱动系统集成模型、基于扩缩式控制优化模型的滚珠丝杠进给驱动动态性能优化方法的正确性。     

实心与空心高速滚珠丝杠的热态仿真分析

本文针对高速机床滚珠丝杠的摩擦发热导致丝杠产生热变形误差的问题,采用丝杠和螺母中空冷却的方法抑制温升,提高滚珠丝杠的传动精度。在不同的转速和冷却流量条件下,通过对实心滚珠丝杠与空心滚珠丝杠的对比仿真,为高速空心滚珠丝杠的设计和热变形误差补偿提供参考。     

机床滚珠丝杠的安装与调整

数控机床是机械制造工业的重要技术装备.而滚珠丝杠副是数控机床上的重要精密部件,为主机的高效高速化提供了保障.机床滚珠丝杠在安装与调试时,要重视安装技术要求和安装方法,同时要做好滚珠丝杠副的润滑与防尘.     

基于NNFFC的数控机床进给驱动系统动态性能优化

考虑机械传动环节结构柔性对进给驱动系统整体动态性能的影响,首先构建滚珠丝杠进给系统状态空间模型,在此基础上,基于数字化模块仿真,进一步实现与伺服控制系统的集成建模,并通过实验对集成模型进行了验证。在此基础上,鉴于级联控制及其动态特性非线性特征下伺服控制参数最优值并不固定,通过控制参数值优化选取对进给驱动整体动态性能进行优化具有一定的局限性,提出神经网络自适应电流与速度前馈控制设计策略(NNFFC),基于控制参数时变最优参数组合自适应调节与电流速度前馈,对滚珠丝杠进给驱动动态响应性能进行优化,优化后整体进给驱动系统跟随误差由0.252 6降为0.111 5,干扰峰值由0.019降为0.007 0,上升时间由原来的0.128 3 s减少为0.107 5 s。     

数控机床滚珠丝杠的安装与调整研究

随着汽车、国防、航空、航天等工业技术高速发展,各种高性能合金材料的大量应用,对数控机床加工的高速化、高精度化要求越来越高。滚珠丝杠副作为数控机床的主要进给功能部件,安装及调整将直接影响到数控机床的性能指标。只有正确选用和合理安装滚珠丝杠副,才能确保机床在合理的温升范围内保持较高进给精度。     

直线电机进给系统机械系统动态特性的分析与研究

为了能有效提高直线电机进给系统机械系统在运行过程中所具有的精度,笔者对于直线电机进给系统机械系统动态特性进行了分析研究。在研究之后发现,直线电机进给系统机械系统在结构上面虽然十分简单,但是还是能够承担十分繁琐的动态特性。     

基于Kriging元模型的机床进给驱动系统动态特性优化

提出一种基于改进Kriging元模型的机床进给系统动态特性优化方法.在推导滚珠丝杠副动力学模型,建立准确进给驱动多柔体模型的基础上,在实际装配边界条件下,以立柱为设计对象,以刀具位置中心点的振动加速度最大偏离比为动态特性直观评价指标,采用可信参数更新元模型对进给系统的动态特性进行优化,在不增加质量的前提下,刀具位置中心点的进给向振动加速度最大偏离比降低了8.7％,从而最终实现立柱结构改进、伺服电动机至刀具端的进给系统的动态特性改善.     

滚珠丝杠压扭型2D电液比例方向阀静态特性研究

针对直动式电液比例方向阀因比例电磁铁磁饱和造成流量无法做大的不足,提出了一种滚珠丝杠型2D电液比例方向阀。该阀利用压扭放大驱动技术放大电磁铁推力,通过静力分析,其放大系数为20,能克服摩擦力或卡紧力等非线性因素的影响。实验结果表明：压扭联轴器螺旋升角和力传递半径越大,压扭放大效果越明显;改变颤振幅值比改变频率对改善阀的静态特性影响明显;增大螺旋升角和力传递半径对阀的静态特性改善明显,在7MPa系统压力下,该阀的滞环不超过3%,死区约为0.5%;28MPa系统压力下,流量可达190L/min,死区约为2.8%,滞环小于5%,导控级泄漏约为0.2L/min。理论研究与实验数据说明：该阀较传统的直动阀具有良好的静态特性和工程实用价值。     

行星飞轮式滚珠丝杠惯容器设计与特性分析

为提高滚珠丝杠型惯容器的惯容系数与飞轮质量之比(惯-质比),提出了行星飞轮式滚珠丝杠惯容器设计方案。建立了惯容器力学模型,研究了惯容器各结构参数对飞轮惯-质比的影响规律,通过增加行星轮数量或厚度、减小销轴半径等提高行星轮自转惯量占飞轮总惯量比重的方法,有效提高了惯-质比;根据行星轮数量、厚度和销轴半径,计算得到最优的行星轮与外齿圈齿数比,令惯-质比达到最大。对比了行星飞轮和传统单飞轮惯容器的力学特性,表明在同等飞轮径向尺寸下,行星飞轮可获得更大惯-质比。最后通过试验,验证了理论分析的正确性。     

车辆液压动力转向系统动态特性仿真

利用液压控制理论和SIMULINK控制系统仿真软件,计算并仿真车辆液压动力转向系统的动态特性。进行动态仿真的步骤是:首先建立液压系统的动态模型,其次建立仿真模型,然后对系统的参数初始化,最后进行仿真,讨论了影响液压转向系统动态特性的主要因素。仿真结果可为设计液压动力转向机构提供理论依据。     

基于结合部动力学特性的立柱-主轴系统动力学模型研究

针对某卧式加工中心动力学特性分析的需要,论述了主要影响其动力学特性的立柱-主轴系统中导轨结合部、螺栓结合部、滚珠丝杠结合部以及轴承4类结合面分布情况,提出各类结合部动力学参数提取方法与有限元建模方法.通过试验测试与有限元分析相结合的手段识别导轨结合部刚度与阻尼,利用赫兹接触理论计算出滚珠丝杠接触刚度.在此基础上,建立了某卧式加工中心立柱-主轴系统有限元分析模型,通过测试立柱-主轴系统轴端频率响应函数验证了该有限元分析模型的准确性,并分析得出了该立柱-主轴系统导轨结合部对系统动态性能的影响情况.     

基于初参数法的丝杠径向支撑刚度辨识方法

针对丝杠径向支撑刚度辨识问题,基于初参数解析方法建立丝杠的初参数矩阵方程,使用边界条件和内力平衡条件,求出矩阵方程中的初参数值。利用初参数值,建立丝杠两端支撑处、螺母处和导轨滑块处的刚度辨识模型。测量丝杠振幅、简谐力幅值和频率、左轴承组中间位置点与螺母中间位置点的间距、螺母中间位置点与简谐力作用点的间距、简谐力作用点与右轴承组中间位置点的间距等参数,识别丝杠支撑点径向刚度。实验研究表明:基于初参数解析方法建立的丝杠支撑点径向刚度辨识模型简单,具有可行性。     

基于初参数法的丝杠轴向支撑刚度辨识方法

针对丝杠轴向支撑刚度辨识问题,基于初参数解析方法建立丝杠的初参数矩阵方程,使用边界条件和内力平衡条件,求出矩阵方程中的初参数值.利用初参数值,建立丝杠两端支撑处和螺母处的轴向刚度辨识模型.测量丝杠振幅、简谐力幅值与频率、左轴承组右端面与螺母中间位置点的间距以及螺母中间位置点与右轴承组左端面的间距等参数,识别丝杠支撑点轴向刚度.实验研究表明:基于初参数解析方法建立的丝杠支撑点轴向刚度辨识模型简单,具有可行性.     

直接进给机构摩擦力特性研究

以直线电机驱动的直接进给机构为研究对象,进行直接进给机构摩擦力特性分析。搭建了直接进给机构摩擦力测试实验平台,采用激光干涉仪和高频电流传感器等设备进行位移和电流数据收集,进行数据处理;得到摩擦力与位移、摩擦力与速度的关系,建立摩擦力特性模型。结果表明,预滑动阶段,摩擦力存在明显的迟滞现象,且摩擦力随进给速度的增加呈线性增长,增长过程中摩擦力表现为粘滞摩擦。为直线进给机构摩擦情况的研究提供了支持和参考。     

基于SIMULINK的液压系统动态仿真

提出利用MATLAB语言的SIMULINK软件包对液压系统进行动态仿真的方法。介绍了SIMULINK软件包的特点,并以阀控液压缸为例建立了液压系统的动态模型,给出了仿真模型,详细介绍了如何利用SIMULINK对液压系统的动态特性进行仿真。利用SIMULINK进行动态仿真的步骤是：首先建立液压系统的动态模型,其次建立仿真模型,然后对系统的参数初始化,最后进行仿真。同时讨论了影响液压系统动态特性的主要因素。结果表明,SIMULINK方法是对液压系统的动态特性进行仿真的一条有效途径。