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丝杠滚道截形误差测量及性能影响分析

作　者: 徐家进
导　师: 冯虎田
学　校: 南京理工大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 滚珠丝杠截形误差摩擦力矩接触角变位误差
分类号: TH161
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本课题是以实际工程项目“丝杠滚道型面误差动态综合测量系统设计与开发”为背景,针对当前的丝杠生产厂对丝杠截形误差手工测量现状,设计开发出一套丝杠滚道型面几何误差的测量平台。该平台不仅能够对丝杠滚道截形误差测量,而且能够通过对测量得到的数据进行处理和分析,得出丝杠各项性能指标。本论文主要是对滚珠丝杠截形误差测量,进而分析误差参数对丝杠性能的影响,主要研究内容包含以下几个部分:(1)丝杠滚道截形误差测量系统的原理分析;(2)测量系统各个子系统和配套软件设计,针对典型双圆弧形丝杠进行验证;(3)根据测量得到的误差(滚道法向截形误差、螺纹表面粗糙度、齿形对称性、中径变动量)对丝杠的实际接触角、圆弧半径、变位导程、摩擦力矩等进行分析。本论文根据国内外丝杠测量现状,分析了丝杠测量中存在的问题,阐述了研究丝杠滚道测量系统的目地和意义。通过对丝杠检测指标进行分析,在遵守基本设计原则基础上,提出丝杠滚道截形误差测量系统的设计要求,并对丝杠测量系统的驱动系统、数据采集系统、数据处理程序分别进行方案设计。根据测量系统设计目标,选择某一型号丝杠,利用数据处理程序对采集的丝杠滚道数据进行处理,给出了各个主要误差参数。根据测量的丝杠截形误差,对丝杠几个重要性能指标进行分析,如实际接触角、圆弧半径、变位导程、摩擦力矩等,并使用Matlab软件对丝杠关键指标进行数据计算,给出了性能参数变化的曲线分布图。通过对滚珠丝杠滚道截形误差测量系统的研究,积累了设计与分析经验,对以后的系统优化和改进能够提供一定帮助。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-16
  1.1 引言  7-9
    1.1.1 滚珠丝杠发展状况  7-8
    1.1.2 丝杠测量状况  8-9
  1.2 影响滚珠丝杠性能主要滚道型面几何参数  9-10
    1.2.1 滚珠丝杠副的工作原理  9
    1.2.2 滚珠丝杠型面几何误差  9-10
  1.3 国内外误差测量发展和研发状况  10-14
    1.3.1 国外误差测量状况  11
    1.3.2 国内误差测量状况  11-12
    1.3.3 国内厂家测量方法  12-14
  1.4 课题背景  14-16
2 丝杠滚道型面误差测量系统的原理  16-20
  2.1 系统设计要求与原则  16-17
    2.1.1 设计要求  16
    2.1.2 设计基本原则  16-17
  2.2 系统功能设计  17
  2.3 系统测量原理  17-18
  2.4 测量系统总体设计  18-19
  2.5 系统测量流程  19
  2.6 本章小结  19-20
3 型面误差测量系统设计  20-31
  3.1 驱动系统设计  20-25
    3.1.1 电机选型  20-22
    3.1.2 电机驱动控制设计  22-23
    3.1.3 电机控制程序设计  23-25
  3.2 数据采集系统设计  25-29
    3.2.1 纵轴测量传感器选型  26-27
    3.2.2 横轴测量传感器选型  27-29
    3.2.3 数据采集程序设计  29
  3.3 系统其它硬件配置  29-30
  3.4 本章小结  30-31
4 数据处理和分析  31-40
  4.1 数据划分  31-32
  4.2 滚道型面  32-34
  4.3 丝杠的指标计算  34-36
  4.4 测量系统运行流程  36-37
  4.5 测量误差结果  37-39
  4.6 本章小结  39-40
5 丝杠滚道误差对性能影响分析  40-60
  5.1 滚道参数误差对接触角的影响  40-48
    5.1.1 滚珠丝杠预紧形式  40-41
    5.1.2 接触角的几何建模  41-47
    5.1.3 接触角的误差分析  47-48
  5.2 滚道参数误差对型面圆弧半径影响  48-54
  5.3 滚道参数误差对导程变化量影响  54-56
  5.4 滚道参数误差对摩擦力矩的影响  56-58
  5.5 本章小结  58-60
6 总结与展望  60-62
  6.1 总结  60-61
  6.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65

丝杠滚道截形误差测量及性能影响分析

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