本文關(guān)鍵詞：基于載荷譜的主軸電液伺服加載可靠性試驗技術(shù)研究

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【摘要】：加工中心為復雜的數(shù)控加工裝備,廣泛應(yīng)用于各種制造加工行業(yè)。由于缺乏科學合理的載荷譜,致使加工中心的可靠性概率設(shè)計、關(guān)鍵零部件選型以及可靠性試驗缺少依據(jù),導致國產(chǎn)加工中心可靠性水平普遍較低。主軸是加工中心的關(guān)鍵功能部件,其可靠性的高低直接影響整機的可靠性水平。因此,編制科學合理的加工中心載荷譜,對主軸的可靠性試驗具有重要意義。 本文結(jié)合國家“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項課題和吉林省科學技術(shù)廳“特色產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)項目”課題開展研究。對主軸電液伺服加載可靠性試驗臺進行系統(tǒng)建模和動態(tài)特性分析,探討了國產(chǎn)加工中心載荷譜編制方法,根據(jù)編制的載荷譜指導加工中心主軸進行可靠性試驗。 論文的研究工作主要包括以下幾個方面： 1.依據(jù)實驗室現(xiàn)有的主軸可靠性試驗臺,建立了電液伺服加載系統(tǒng)模型,并對該模型進行離散化處理,推導出系統(tǒng)離散化模型,利用最小二乘算法對離散模型進行參數(shù)估計,根據(jù)得到的系統(tǒng)伯德圖確定出試驗系統(tǒng)動態(tài)力最大加載頻率。 2.以駐廠所采集的加工中心切削載荷工藝數(shù)據(jù)為依據(jù),在實驗室進行了正交切削載荷試驗,得到了能代表真實工況下的切削載荷數(shù)據(jù),對切削載荷數(shù)據(jù)進行了預處理和快速傅里葉變換(FFT),并利用多元線性回歸分析方法建立了各階動態(tài)力頻率與試驗因素之間的線性回歸關(guān)系。 3.對切削載荷信號進行了編譜前處理,利用分解合成的方法重構(gòu)了徑向力的時域信號,考慮切削過程中各切削段的影響,對測試載荷進行了分段處理,得到了完整的切削載荷樣本數(shù)據(jù)。 4.從時域的角度利用雨流計數(shù)法對切削載荷樣本數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計數(shù),并根據(jù)載荷-頻次百分比直方圖確定了備選概率密度分布模型,然后利用局部最優(yōu)粒子群優(yōu)化算法和柯爾莫戈洛夫檢驗對備選分布模型進行了參數(shù)估計和擬合優(yōu)度檢驗,得到了最優(yōu)的切削載荷均、幅值分布模型以及均幅值二維聯(lián)合分布模型,即徑向力幅值譜、均值譜和均幅值二維譜；軸向力幅值譜、均值譜和均幅值二維譜；切削扭矩幅值譜、均值譜和均幅值二維譜。通過對駐廠采集數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)速和工步時間進行統(tǒng)計,得到了該批數(shù)據(jù)的主軸轉(zhuǎn)速譜。對各階動態(tài)力頻率進行疊加合成,從頻域的角度得到了動態(tài)力頻率譜。 5.利用蒙特卡洛仿真方法得到了該批加工中心主軸子系統(tǒng)的平均故障間隔工作時間(簡稱MTBF),進而確定了主軸可靠性試驗時間,根據(jù)程序加載譜編制方法對編制的載荷譜進行改編,確定了主軸可靠性試驗方案。
【關(guān)鍵詞】：電液伺服加載 載荷譜 分布模型 可靠性試驗
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題背景與來源11-12
• 1.1.1 課題背景11
• 1.1.2 課題來源11-12
• 1.2 課題研究目的和意義12
• 1.3 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 國內(nèi)外載荷譜編制方法研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國內(nèi)外主軸可靠性試驗研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容14-17
• 第2章 主軸電液伺服加載系統(tǒng)17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 主軸可靠性試驗臺介紹17-21
• 2.2.1 試驗臺總體方案17-18
• 2.2.2 機械部分18-19
• 2.2.3 控制部分19-21
• 2.3 電液伺服系統(tǒng)加載原理21-22
• 2.4 電液伺服加載系統(tǒng)建模22-27
• 2.4.1 機械系統(tǒng)建模22-23
• 2.4.2 液壓系統(tǒng)建模23-24
• 2.4.3 電液伺服加載系統(tǒng)建模24-25
• 2.4.4 系統(tǒng)離散模型及伯德圖25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第3章 切削載荷試驗與信號處理29-47
• 3.1 引言29
• 3.2 切削載荷試驗29-36
• 3.2.1 試驗前準備29-32
• 3.2.2 試驗條件32-33
• 3.2.3 試驗裝置及步驟33-34
• 3.2.4 正交試驗設(shè)計方案34-36
• 3.3 載荷信號的預處理36-39
• 3.3.1 模擬信號的離散化36
• 3.3.2 趨勢項去除36-37
• 3.3.3 數(shù)字化濾波37-38
• 3.3.4 異常峰值的識別和剔除38-39
• 3.4 多元線性回歸分析39-45
• 3.4.1 多元線性回歸分析模型40-41
• 3.4.2 偏回歸系數(shù)的估計41-42
• 3.4.3 模型的顯著性檢驗42-43
• 3.4.4 偏回歸系數(shù)的顯著性檢驗43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 載荷譜的編制47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 統(tǒng)計計數(shù)方法47-51
• 4.2.1 雨流計數(shù)法計數(shù)原理47-48
• 4.2.2 雨流計數(shù)法的程序?qū)崿F(xiàn)48-51
• 4.3 切削載荷編譜前處理51-53
• 4.3.1 銑削力的分解51
• 4.3.2 徑向力的時域重構(gòu)51-52
• 4.3.3 切削載荷數(shù)據(jù)的分段處理52-53
• 4.4 切削載荷均幅值分布模型及檢驗53-58
• 4.4.1 載荷分布模型建立53-55
• 4.4.2 模型參數(shù)估計與擬合優(yōu)度檢驗55-57
• 4.4.3 切削載荷均幅值二維聯(lián)合分布模型57-58
• 4.5 轉(zhuǎn)速譜與動態(tài)力頻率譜編制58-61
• 4.5.1 主軸轉(zhuǎn)速譜分布模型58-60
• 4.5.2 動態(tài)力頻率譜分布模型60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第5章 主軸可靠性試驗方案63-73
• 5.1 引言63
• 5.2 主軸可靠性試驗時間確定63-66
• 5.2.1 加工中心整機MTBF63-64
• 5.2.2 主軸子系統(tǒng)MTBF64-66
• 5.3 主軸可靠性試驗66-71
• 5.3.1 可靠性試驗簡介66-67
• 5.3.2 主軸可靠性試驗前準備67
• 5.3.3 主軸可靠性試驗方案67-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-81
• 附錄A81-82
• 附錄B82-83
• 附錄C83-85
• 攻讀碩士期間的研究成果85-87
• 致謝87

【引證文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳超;高速電主軸動態(tài)加載可靠性試驗及其故障診斷研究[D];吉林大學;2016年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 朱光;基于對拖加載的電主軸可靠性試驗臺研制[D];吉林大學;2016年

2 周傳陽;加工中心主軸載荷譜編制及疲勞壽命預測研究[D];吉林大學;2016年

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本文編號：782150