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多物理场耦合的大重型数控回转工作台动静态精度研究.pdf

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多物理场耦合的大重型数控回转工作台动静态精度研究.pdf

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翮签名也盥翮签名趣竭日期:趔。矿‘汐期..乒壁:笸:墨期:鶽■学位论文独创性声明日期:⒈韭畚囊丫üC苌昵耄氡A羧旰蟀凑盏谝幌罟ǹ打钩生效口⒈韭畚囊丫ü>けC苌昵耄挥韫ǹ打钩生效本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:南京工业大学、国家图书馆、中国科学技术信息研究所、万方数据电子出版社、中国学术期刊馀贪电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文并通过网络向社会提供信息服务。论文的公布ǹ授权南京工业大学研究生部办理。钩生效研究生签名日
。年度高档数控机床与基础制造装备重大专项将“大轴向、径向和周向承载刚度耦合及机电液耦合在内的四类多物理场耦合特性的研究。其中,分度精度耦合研究的主要是几何、物理因素引起的转台动静态分度误差,静压导轨流固耦合及转台刚度耦合主要用于转台承载性能和摩擦特性的分作为成形铣齿机床分度和承载的功能部件,转台最终分度精度表现为动静态分度精度;本文通过静态分度精度耦合模型及刚度耦合模型分析了转台的静态分度精度,并利用铣齿强力切削载荷模型和周向动力学模型研究转台的动态分度精运用零间隙传动和全闭环控制技术补偿蜗轮蜗杆磨损,提高了转台的重复定位精静压导轨结合面的形貌特征与承载油膜呈现流固双向耦合,油膜形态影响着导轨结构的形变和摩擦副特性,机械结构平面度及表面粗糙度影响导轨泄漏特性系统,提出了等效泄漏油膜厚度的计算方法。基于节流阀和多头泵的工作原理,重型数控回转工作台关键技术研究及开发应用’’列入研究课题。本文以.、.的系列化大重型数控回转工作台为研究对象,以提高转台的动静态分度精度为目标,开展包括分度精度耦合,静压导轨流固耦合,析,在此基础上通过机电液耦合优化转台的动静态分度精度。本文的研究内容包括以下几个方面:度。通过转台驱动形式的概述,探讨了转台动静态分度误差产生的机理及检测方法,描述了蜗轮副驱动转台的大小周期分度误差。研究表明,转台的运动平稳性与瞬时传动比相关,蜗轮蜗杆啮合侧隙由啮合中心距偏差、上下位置偏差及倾斜位置偏差相关。针对单蜗轮副驱动转台的不均匀啮合侧隙,提出了啮合侧隙优化策略;针对双蜗轮副驱动转台,揭示了单双齿面定位机理并提出了消隙控制方案;度和精度保持性。和承载性能。理想情况下,再小的流量作用于两个平行平面之间都会产生油膜,但导轨平面度及表面粗糙度误差导致了流量的泄漏;只有系统流量大于泄漏流量时静压导轨才会浮起。为了评价静压导轨的泄漏特性,构建了导轨的浮起量实验建立了含有泄漏特性的恒压及恒流静压导轨的承载模型。流体静压润滑及边界润滑在一定条件下相互转化,影响导轨的承载能力和摩擦性能。通过合理控制承载博士学位论文
簦螅侄染ǘ萇.,达到了年度科技重大专项提出的要求,油膜的厚度,优化了导轨承载刚度和摩擦特性。针对铣齿强力切削产生的针状切屑及转台高频颤振,探讨了单蜗轮副转台动态分度精度与摩擦特性之间的关系;转台间断分度时,通过外加阻尼装置提升了转台动态分度精度和机床加工效率。转台的轴向、径向和周向承载刚度相互耦合,影响着转台的动静态分度精度。基于齿轮分配器的工作原理,建立了径向静压轴承的承载模型,并在实验平台上利用径向油缸进行加载,研究了椭圆度、圆锥度等典型加工形位误差和装配误差对承载性能的影响。研究表明:轴承间隙越大,具有相同承载能力的流量越大;加工和装配误差造成了流量的损失,这些因素降低了静压轴承的承载能力和承载刚度。因此,在合理控制形位误差和装配误差的前提下,尽量减小芯轴间隙。转台周向承载刚度受到轴向和径向承载刚度的影响,本文利用双蜗轮副驱动转台的消隙预载提供了周向载荷,为转台周向承载刚度的研究提供了重要手段。大重型数控回转工作台是典型的机电液耦合系统,其耦合模型是分析和优化转台动静态分度精度的重要手段。本文基于双蜗轮副驱动转台的单齿面定位方式,通过仿真与实验结果的分析比较,揭示了消隙预载、静压导轨的承载刚度和阻尼因素对转台动态分度精度和蜗轮蜗杆相对位置偏差的影响规律;同时探讨了反向间隙对闭环控制系统稳定性的影响。针对不同的导轨阻尼,提出了基于台面周向动态位移反馈的消隙蜗杆预载优化方法,在保证动态精度的前提下提高转台静态分度精度及精度保持性。在研究大重型数控转台多物理场耦合理论的基础上,研制了直径米、米的单蜗轮驱动转台和直径椎乃下智Lǎ欢宰Lǘ蔡侄染ǘ冉优化后