本文關(guān)鍵詞：機(jī)床支承部件的誤差傳遞分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展與社會(huì)資源的消耗,市場(chǎng)對(duì)機(jī)床的性能與耗材提出了更高的要求。機(jī)床的高精度與輕量化已然是機(jī)床行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。機(jī)床支承系統(tǒng)主要承擔(dān)傳遞機(jī)床運(yùn)動(dòng)與載荷的作用,是由多個(gè)支承件通過(guò)不同的聯(lián)接方式聯(lián)接而成。支承件之間的誤差傳遞最終形成了支承系統(tǒng)的誤差,進(jìn)而對(duì)機(jī)床的精度產(chǎn)生影響。因此有必要對(duì)支承件之間的運(yùn)動(dòng)誤差傳遞與位置誤差傳遞進(jìn)行分析,從而完成機(jī)床支承系統(tǒng)的誤差建模。本文針對(duì)機(jī)床支承件之間的誤差傳遞規(guī)律進(jìn)行研究,建立考慮支承件導(dǎo)軌形位誤差、彈性變形的機(jī)床支承系統(tǒng)誤差模型并針對(duì)支承件彈性變形對(duì)支承系統(tǒng)誤差的影響完成貢獻(xiàn)率分析,并對(duì)立柱的支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要工作內(nèi)容如下：(1)闡述研究背景與研究目的,并對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌的誤差特性、機(jī)床的整機(jī)誤差建模及機(jī)床支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀作了綜述。另外,總結(jié)了本課題組在機(jī)床設(shè)計(jì)方面的研究成果。(2)對(duì)支承部件的運(yùn)動(dòng)誤差傳遞進(jìn)行分析。首先分析滾動(dòng)導(dǎo)軌聯(lián)接的兩支承件誤差源并對(duì)其運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行描述。通過(guò)提出運(yùn)動(dòng)位姿誤差等效方法及運(yùn)動(dòng)組件靜力學(xué)模型的求解,建立了支承部件運(yùn)動(dòng)誤差傳遞模型,研究支承部件導(dǎo)軌形位誤差對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差的影響規(guī)律。(3)對(duì)支承部件的位置誤差傳遞進(jìn)行分析。支承件的彈性變形引起支承部件之間聯(lián)接面的位置誤差,從而使得相鄰支承件的位置姿態(tài)出現(xiàn)誤差。利用有限元方法對(duì)機(jī)床進(jìn)行靜態(tài)分析,得到機(jī)床支承件的彈性變形位移云圖。提取支承件聯(lián)接面多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的位移參數(shù),用來(lái)評(píng)價(jià)聯(lián)接面的位置誤差,建立支承部件聯(lián)接面位置誤差評(píng)價(jià)方法。(4)基于支承部件的誤差傳遞分析,通過(guò)多體系統(tǒng)理論,分別構(gòu)建導(dǎo)軌形位誤差、支承件彈性變形與運(yùn)動(dòng)誤差變換矩陣、位置誤差變換矩陣之間的映射關(guān)系,建立考慮導(dǎo)軌形位誤差與支承件彈性變形的機(jī)床支承系統(tǒng)誤差模型。進(jìn)行了X向與Y向滾動(dòng)導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)誤差及支承件彈性變形的計(jì)算,分析了X向與Y向?qū)к壭挝徽`差和支承件彈性變形對(duì)支承系統(tǒng)誤差的影響,并對(duì)其進(jìn)行貢獻(xiàn)率分析,其貢獻(xiàn)率分別為41%與59%。(5)依據(jù)支承系統(tǒng)的誤差模型及支承件彈性變形對(duì)支承系統(tǒng)的誤差貢獻(xiàn)率分析,通過(guò)物理模型建立、概念模型設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)對(duì)立柱進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),得到機(jī)床立柱的新方案。通過(guò)對(duì)立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前后的支承系統(tǒng)誤差進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：立柱新方案使得支承系統(tǒng)敏感方向誤差減小了12%左右,立柱的質(zhì)量減輕0.54%。
【關(guān)鍵詞】：支承部件 誤差傳遞分析 支承系統(tǒng)誤差模型 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG502
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題來(lái)源9
• 1.2 研究背景及研究目的9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究綜述10-16
• 1.3.1 滾動(dòng)導(dǎo)軌誤差特性研究綜述10-11
• 1.3.2 機(jī)床誤差建模研究綜述11-15
• 1.3.3 機(jī)床支承件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文研究工作16-19
• 2 支承部件的運(yùn)動(dòng)誤差傳遞分析19-32
• 2.1 支承部件的誤差源分析19-20
• 2.2 支承部件運(yùn)動(dòng)誤差描述20-22
• 2.3 支承部件運(yùn)動(dòng)誤差傳遞模型的建立22-26
• 2.3.1 位姿誤差幾何等效方法22-24
• 2.3.2 動(dòng)誤差參數(shù)求解24-26
• 2.4 導(dǎo)軌形位誤差與運(yùn)動(dòng)誤差之間的傳遞分析26-31
• 2.4.1 運(yùn)動(dòng)誤差傳遞分析對(duì)象26-27
• 2.4.2 形位誤差中相位對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差傳遞的影響27-29
• 2.4.3 形位誤差中波長(zhǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差傳遞的影響29-30
• 2.4.4 形位誤差中幅值對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差傳遞的影響30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 支承部件的位置誤差傳遞分析32-43
• 3.1 支承部件的位置誤差描述32-33
• 3.2 機(jī)床支承件的彈性變形分析33-41
• 3.2.1 支承件的實(shí)體建模33-34
• 3.2.2 有限元單元類(lèi)型與材料屬性34-35
• 3.2.3 機(jī)床聯(lián)接方式的有限元等效35-38
• 3.2.4 有限元靜態(tài)求解及支承件的彈性變形云圖38-41
• 3.3 支承部件聯(lián)接面的位置誤差評(píng)價(jià)方法41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 基于誤差傳遞分析的支承系統(tǒng)誤差模型43-59
• 4.1 支承系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與低序體描述43-44
• 4.2 支承系統(tǒng)的位姿狀態(tài)分析44-51
• 4.2.1 支承件坐標(biāo)系的定義44-45
• 4.2.2 相鄰支承件間的運(yùn)動(dòng)與位置變換矩陣描述45-48
• 4.2.3 支承件導(dǎo)軌形位誤差與運(yùn)動(dòng)誤差變換矩陣的關(guān)聯(lián)48-49
• 4.2.4 支承件彈性變形與相鄰支承件間位置誤差變換的關(guān)聯(lián)49-51
• 4.3 支承系統(tǒng)誤差建模51-52
• 4.4 支承誤差模型算例52-58
• 4.4.1 運(yùn)動(dòng)誤差變換矩陣計(jì)算52-54
• 4.4.2 位置誤差變換矩陣計(jì)算54-55
• 4.4.3 支承系統(tǒng)的誤差特性分析55-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 5 支承系統(tǒng)誤差特性與立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)59-69
• 5.1 支承件彈性變形的誤差貢獻(xiàn)率分析59-60
• 5.2 立柱的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)60-67
• 5.2.1 立柱物理模型的建立60-62
• 5.2.2 立柱概念方案設(shè)計(jì)62-63
• 5.2.3 立柱結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)63-67
• 5.3 支承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的誤差特性對(duì)比67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 附錄A 多個(gè)工況位置的支承件位置誤差變換矩陣76-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況81-82
• 致謝82-83

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1 秦高雄;機(jī)床支承部件的誤差傳遞分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：731917