隨著制造加工技術(shù)的發(fā)展,超精密加工對(duì)其機(jī)床高精度運(yùn)動(dòng)部件的靜、動(dòng)態(tài)特性提出了越來越高的要求。液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)作為超精密機(jī)床的關(guān)鍵部件之一,需具有精度高、剛度高、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)良特性,液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)制造和對(duì)其性能的研究具有非常重要的意義。為此,本文設(shè)計(jì)了一種具有高剛度錐形軸承結(jié)構(gòu)支撐的超精密液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái),并對(duì)其加工制造過程,電控系統(tǒng),性能測(cè)試進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,為該類型液體靜壓軸系的研制提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。本文首先確定了錐形靜壓軸承采用小孔節(jié)流的方式,根據(jù)液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)高剛度的技術(shù)指標(biāo)要求,對(duì)錐形靜壓軸承進(jìn)行理論計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。基于現(xiàn)有的柱形靜壓軸承的剛度、承載力的計(jì)算公式,使用近似的方法,建立錐形液體靜壓軸承的剛度、承載力計(jì)算模型。接著,運(yùn)用有限元仿真的方法對(duì)軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)不斷地進(jìn)行優(yōu)化,并將仿真的結(jié)果和理論公式的計(jì)算結(jié)果相互驗(yàn)證。根據(jù)粘性流體剪切力公式,計(jì)算了靜壓軸承油膜的內(nèi)摩擦力矩和油液的平均溫升,確保軸承工作的穩(wěn)定性。為了避免軸承工作時(shí)的過度形變量導(dǎo)致其性能的降低,還通過流固耦合的方法,使用了有限元仿真軟件對(duì)軸承在三種偏置情況下的形變量進(jìn)行了計(jì)算。在軸承設(shè)計(jì)完成后,為保證高精度... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光學(xué)系統(tǒng)零件[1]

程碩士學(xué)位論文-3-穩(wěn)定性閾值和速度裕度隨軸承磨損而降低。Meng等人[13]采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）方法對(duì)錐形液體動(dòng)靜壓軸承進(jìn)行了理論和設(shè)計(jì)方面的研究。Zuo等人[14]提出了兩種帶有不同補(bǔ)償裝置的錐形靜壓軸承，用擾動(dòng)理論和有限元法對(duì)兩者的剛度和承載能力進(jìn)行分析和對(duì)比，為提高錐形軸承的剛度提供了一種解決方案。哈工大的盧禮華和蘇浩[15,16]等人為了更準(zhǔn)確地計(jì)算靜壓軸承的靜態(tài)性能，提出了流固耦合模型。通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）和有限元法（FEM）分析了在多影響因素情況下，液壓油對(duì)軸承結(jié)構(gòu)變形的影響，如圖1-2所示，為優(yōu)化靜壓軸承設(shè)計(jì)方面提供了理論依據(jù)。a)靜壓軸承流固耦合模型b)主軸系統(tǒng)熱液固耦合模型圖1-2靜壓軸承和主軸系統(tǒng)有限元仿真模型[13,14]在轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)方面，衛(wèi)進(jìn)[17]設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于液壓馬達(dá)的伺服閥速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，并對(duì)影響液壓轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)距離的主要因素進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)可以通過采用PID控制，達(dá)到抑制外負(fù)載擾動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)距離影響的效果，該方法大大提高了轉(zhuǎn)臺(tái)的定位精度。任海燕等人[18]采用頻域特性法對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)行校正，結(jié)合MATLAB仿真，證明了控制算法的有效性，實(shí)現(xiàn)了速率傳感器的速率標(biāo)定以及慣性產(chǎn)品的擺動(dòng)實(shí)驗(yàn)。林森等人[19]針對(duì)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度控制，提出了使用PID驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了速度環(huán)、位置環(huán)、電流環(huán)的三閉環(huán)數(shù)字反饋控制系統(tǒng)，使轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制特性得以提升。在轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量方面的研究，石炳存[20]分析了轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)過程中的誤差對(duì)機(jī)床精度的影響，通過誤差點(diǎn)的優(yōu)選，以及一些少數(shù)誤差點(diǎn)的補(bǔ)償試驗(yàn)，證明了采用該方法可以消除轉(zhuǎn)臺(tái)安裝誤差的影響。在誤差分離方法中，最常見的是多步法，Buajarern等人[21]采用多步法研究了步數(shù)對(duì)圓度誤差分離的影響，表明步數(shù)在測(cè)量精

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-為0.004”[31]。表1-1國(guó)外轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)展進(jìn)程年份型號(hào)驅(qū)動(dòng)方式支撐結(jié)構(gòu)反饋裝置精度1945A型轉(zhuǎn)臺(tái)交流電機(jī)滾珠軸承滾珠和微動(dòng)開關(guān)組合角分1950B型轉(zhuǎn)臺(tái)直流力矩電機(jī)精密級(jí)錐形滾珠軸承電感元件角分20世紀(jì)70年代51系列直流力矩電機(jī)空氣軸承感應(yīng)同步器1”20世紀(jì)80年代三軸轉(zhuǎn)臺(tái)ITATT多項(xiàng)感應(yīng)電機(jī)磁懸浮軸承支撐感應(yīng)同步器和圓光柵0.1”美國(guó)Moore公司超精密機(jī)床中的轉(zhuǎn)臺(tái)，軸向、徑向回轉(zhuǎn)誤差≤0.05μm，定位精度為±1.0”（經(jīng)補(bǔ)償），反饋分辨率為0.005”[32]；AEROTECH公司的ABRT系列產(chǎn)品，其高精度型徑向運(yùn)動(dòng)誤差為≤0.05μm，軸向運(yùn)動(dòng)誤差為≤0.075μm，定位精度為±1.0”，反饋分辨率為0.012”。圖1-3Precitech公司雙圓錐液體在機(jī)床中的應(yīng)用[31]德國(guó)的LTUltr公司主要生產(chǎn)和研究超精密氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)，其研制的LTRT200型的轉(zhuǎn)臺(tái)軸向徑向誤差均≤0.08μm，軸向剛度150N/μm，徑向剛度40N/μm，雙向可重復(fù)性1”。我國(guó)對(duì)超精密靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的研究起步較晚，相比于美國(guó)晚了足足有20年之久，但是具有很快的發(fā)展速度。1966年，我國(guó)第一臺(tái)單軸轉(zhuǎn)臺(tái)DT-1由707所研制成功。1979年，哈工大成果研制出我國(guó)第一臺(tái)雙軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)7191。80年代初，第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字化轉(zhuǎn)臺(tái)研制成功，型號(hào)DPCT-11，控制精度可達(dá)1”。1989年，哈

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3236810