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    结构设计 31

    5.2 传感器布置方案 32

    5.3 试验理论模型 33

    5.4 试验步骤 35

    5.5 方案优点 36

    5.6 本章小结 36

    37

    38

    研 究 成 果 39

    参 考 文 献 40

    附录 A 有限元仿真结果 42

    附录 B 工装设计工程图 50

    本科毕业设计说明书 第 1  页

    1 绪论

    1.1 引言

    滚动直线导轨副是高档数控机床进给系统的关键部件[1],直线导轨副的弹性变形会直接 影响数控机床加工精度[2],静刚度成为导轨副选型所需考虑的重要参数。导轨副静刚度的理 论和实验研究均不够深入系统,基于有限元分析方法的导轨副自身结构参数对其刚度性能的 影响的研究不够全面;并且静刚度的检测标准还不够完善,缺乏大量的试验数据支撑[3],某 些产商甚至还缺乏专业的试验设备,对试验设备误差分析和补偿方面和对实验装置的改进和 优化方面的研究寥寥无几,大多数研究单位的试验设备在一次试验加载中,仅能测量一种导 轨副静刚度,多种静刚度测量是需要频繁更换装夹方式或施加载荷的方式,存在测量效率低, 测量结果不准确等诸多问题,滚动直线导轨副静刚度的高刚性设计进展缓慢,严重制约了我 国滚动直线导轨副的自主研发与国产化,导致国内外滚动直线导轨副存在较大差距。因此, 对导轨副静刚度进行深入分析测评和对测试台地研制具有重大意义。

    1.2 滚动直线导轨副静刚度研究现状

    1.2.1 理论研究现状

    1.3    研究的内容

    本文主要包括以下几部分内容:

    1)使用 ANSYS Workbench 有限元分析软件,分别对滚珠直线导轨副和滚柱直线导轨副 静刚度进行了仿真分析,研究了滚珠直线导轨副的滚珠直径、曲率比、接触角、滚珠间隙和

    滚柱直线导轨副的滚柱直径、接触角、滚柱间隙等结构参数对静刚度的影响。

    2)对静刚度试验台进行了误差溯源,分别分析了传感器标定、载荷分布情况、导轨工装 刚性、传感器布置方式等误差来源对导轨副静刚度测量结果准确性的影响;并基于多体系统 理论的休斯敦方法,进一步针对误差溯源结果,建立了导轨副静刚度测量的误差补偿模型。 3)在已有静刚度试验台的基础上,对各种型号的滚珠直线导轨副进行了静刚度测试,验

    证有限元分析结果,并进一步对各厂家的滚柱直线导轨副进行了静刚度测评。

    4)优化设计了一种同时测量直线导轨副垂直、侧向、俯仰、偏摆及倾斜静刚度的装置及 方法,详细介绍了实验装置的结构实现方案和其理论求解模型。

    本文主要框架如图 1.2 所示。

    2

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