进给系统静动态特性的研究现状
时间:2017-05-02 10:31 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 进给系统的静态特性指的是在静态力的作用下，系统的整体的应力应变情况。通过查看进给系统零部件应力和应变最大的位置，以及应力应变的变化规律，可以为进给系统的优化设计提供依据。进给系统的动态特性是指进给系统的固有频率、振型和谐响应分析等，通过动态分析，找出进给系统的固有频率及振型，通过结构优化或者刚度调整，使进给系统的动态特性得以提高。7948 尽管国内外已经对整个机床的动态特性做了比较详细的研究，但是在研究机床的动态特性时，都对进给系统的主要零部件和结合面进行了简化，例如丝杠做光杆处理，轴承内圈和滚珠、滚珠和外圈之间的接合面做简化处理等。由于建立进给系统的结合面模型的复杂性，使进给系统的静动态特性问题并没有得到真正的研究与解决。余清华应用惯量匹配技术，来优化设计进给系统零部件。针对闭环系统，机械传动装置折算到电动机轴上的负载转动惯量应与伺服电动机转子惯量合理匹配，使数控机床有高伺服精度和良好的瞬态响应特性，对于提高加工精度，减小加工表面粗糙度以及提高加工效率十分有利[2]。 华南理工大学的肖曙红提出模糊推理自校正控制的新方法，解决了加工过程中切削力对直线电机驱动的进给系统造成的干扰，引起的系统不稳定和定位精度下降[3]。浙江工业大学的王培功建立了进给传动系统的一种多自由度动力学模型，对机床的X-Y进给传动系统的动态特性进行了分析，最后建立多目标动态优化模型，对进给传动系统进行了动态优化设计[4]。浙江工业大学的邰晓辉进行了轴承刚度试验和进给系统的模态试验，并根据模态试验结果对轴承和工作台的动力学参数进行优化，提出了改善了进给系统动力学性能的方法[5]。德国Karl-Dieter Tieste在1994年首先建立了一个磁悬浮导轨试验台，用计算机仿真研究了其单自由度模型和五自由度模型的柔度与频率响应的关系[6]。Mizuho N、Kakino[7-8]对滚珠丝杠进给系统建立动力学模型，分析了丝杠变形对静、动特性的影响，但是仅对滚珠丝杠的静、动特性展开研究,没有对整个进给系统进行研究。Cheng H E[9]运用有限元方法对进给系统进行动力学分析和拓扑优化设计，并将灵敏度分析技术应用于动特性分析中，提高了对进给系统静、动特性研究的准确度。 目前在进给系统的静态设计方面，国内外的学者都做了大量的研究，取得了很多有意义的成果。大连理工大学的戴曙系统的阐述了进给系统的详细设计方法[10-12]。但是还是从静态方面考虑的，只对丝杠进行了压杆稳定的校验，对支撑和丝杠螺母的预拉伸都是以经验数据为主。王爱玲考虑了进给传动部件的固有频率与电器驱动部件固有频率之间的关系[13]。谢红等介绍了加工中心的工作台、滚珠丝杠副等的选择计算，但是还是以单自由度的角度去考虑，而且只是做了拉压振动和扭转振动的验算[14]。马晓丽对进给系统进行了优化设计，但是目标函数只追求转动惯量最小，忽略了传动部件动态特性对伺服性能也有很大的影响[16]。 综上所述，目前对进给系统的设计一般以静态设计为主，而且主要是考虑单方面的影响因素，没有系统的考虑动态特性。即使研究进给系统的动态特性，在建立进给系统的动力学模型时，一般将进给系统的零部件简化成集中质量模型，零部件之间具有刚度和阻尼，然后通过动态试验进行模型验证。这种研究方法没有考虑进给系统零部件本身的刚度和动态特性，以及轴承和滚珠丝杠其内部的接合面特性等，有比较大的局限性，只能大致确定进给系统的固有频率，不能确定进给系统其他的动态特性。因此，目前对进给系统的动态特性分析是进给系统研究的薄弱环节。 (责任编辑：qin) |