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高速精密滚珠丝杠副综合测试技术研究

作　者: 袁帅
导　师: 贾振元
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 高速滚珠丝杠副 LabVIEW 测试平台综合性能测试软件
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 236次
引　用: 3次
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内容摘要

滚珠丝杠副不仅是数控机床的关键功能部件,而且在航空航天、汽车等其他工业领域也应用广泛。近年来装备制造业整体技术水平不断提高,对数控机床核心部件滚珠丝杠副的性能要求也越来越高。高速性是滚珠丝杠副未来发展的主要方向,但高速化的同时其定位精度、温升和噪声等性能指标也会不同程度地受到影响,这些参数直接关系到滚珠丝杠副的产品质量。目前,滚珠丝杠副动态特性的综合测试方法还不完善,严重制约了行业的发展,因此分析和研究其综合测试技术是十分必要的。结合相关国家标准和生产实际需要,以满足高速状态下滚珠丝杠副的测量特点与需求,本文提出了一套滚珠丝杠副动态特性综合测试测量技术方案,对速度、加速度、振动、噪声、温升、变形及空回转角等关键特性参数进行测量;通过对各待测参量的测试原理及方法的分析研究,构建了各测试分系统并选定所需的仪器设备,如控制电机以及温度、噪声、振动、微位移、光栅尺、角度编码器等各式传感器;利用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发测量软件,实现了参数设置、数据采集、数据处理、数据回放、数据存储和生成报告等功能,采用模块化程序设计模式为以后系统功能扩展提供便利;对系统测量软件进行安装调试和试验仿真,使用模拟多路数采信号和MAX硬件管理软件进行虚拟仿真测试,结果表明测量软件的各系统功能工作正常,运行效果良好。本文对滚珠丝杠副相关测试技术的原理和方法进行了系统分析,研究了高速滚珠丝杠副的综合测试方案。这些测试原理和测试技术的研究工作为高速精密滚珠丝杠副系统研发提供了有力的理论依据和实际指导意义,高速精密滚珠丝杠副系统的成功研制必将为今后我国滚珠丝杠副产业的快速发展提供保证,奠定坚实的基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-25
  1.1 滚珠丝杠副简介  9-12
    1.1.1 滚珠丝杠副基本原理  9
    1.1.2 滚珠丝杠副结构特点  9-10
    1.1.3 滚珠丝杠副种类划分  10-12
  1.2 课题研究背景  12-14
  1.3 相关测试技术研究综述  14-23
    1.3.1 国外研究进展  14-17
    1.3.2 国内研究进展  17-23
  1.4 本文研究意义与内容  23-25
2 滚珠丝杠副测试系统原理及总体方案  25-34
  2.1 滚珠丝杠副检测需求  25-26
  2.2 滚珠丝杠副性能检测相关原理  26-30
    2.2.1 滚珠丝杠副温度测量原理  26-27
    2.2.2 丝杠变形测量原理  27-28
    2.2.3 丝杠副噪声测量原理  28
    2.2.4 丝杠副振动测量原理  28-29
    2.2.5 丝杠副摩擦力矩测量原理  29
    2.2.6 丝杠副反向间隙测量原理  29-30
    2.2.7 丝杠驱动速度与加速度测量原理  30
  2.3 滚珠丝杠副综合测试系统总体方案  30-34
    2.3.1 系统方案依据  30-31
    2.3.2 测试系统总体方案  31-32
    2.3.3 测试系统主要技术指标  32-33
    2.3.4 测试系统实体建模  33-34
3 测试系统关键部件分析  34-44
  3.1 测试系统控制电机  34-37
    3.1.1 电机性能  34-35
    3.1.2 伺服电机选型计算  35-37
  3.2 测试系统主要板卡  37-39
  3.3 测试台床身设计与分析  39-44
    3.3.1 床身设计原则  39
    3.3.2 床身模态分析  39-44
4 测试分系统组件与功能研究  44-63
  4.1 滚珠丝杠副温度测量分系统  44-48
    4.1.1 红外温度传感器  44-45
    4.1.2 铂电阻温度传感器  45-46
    4.1.3 温度分系统测量界面  46-48
  4.2 滚珠丝杠变形测量分系统  48-50
    4.2.1 微位移测量方法  48-49
    4.2.2 微位移分系统测量界面  49-50
  4.3 滚珠丝杠副噪声测量分系统  50-54
    4.3.1 噪声测量  50-53
    4.3.2 噪声分系统测量界面  53-54
  4.4 滚珠丝杠副振动测量分系统  54-56
    4.4.1 振动测量的功能实现  54-55
    4.4.2 振动分系统测量界面  55-56
  4.5 滚珠丝杠副反向间隙测量分系统  56-58
    4.5.1 角度编码器  56-57
    4.5.2 反向间隙分系统测量界面  57-58
  4.6 滚珠丝杠副摩擦力矩测量分系统  58-60
    4.6.1 扭矩传感器  58-59
    4.6.2 摩擦力矩分系统测量界面  59-60
  4.7 丝杠驱动速度与加速度测量分系统  60-63
    4.7.1 速度与加速度的测量方法  60-62
    4.7.2 速度与加速度分系统测量界面  62-63
5 测量软件开发与调试  63-78
  5.1 测量软件功能设置  63-64
  5.2 测量软件的功能实现  64-72
    5.2.1 采集存储功能  64-68
    5.2.2 显示清除功能  68-70
    5.2.3 回放分析功能  70-71
    5.2.4 报表生成功能  71-72
  5.3 测量软件调试  72-78
    5.3.1 信号仿真测试  74-76
    5.3.2 数采仿真验证  76-78
6 总结与展望  78-79
参考文献  79-82
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  82-83
致谢  83-84

高速精密滚珠丝杠副综合测试技术研究

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