一、机床进给爬行时的运动模型与振动方程（论文文献综述）
杨光远[1]（2021）在《柔性超声振动辅助加工系统的设计及实验研究》文中研究指明光学镜片、大型反射镜、精密轴承、仿生骨骼、涡轮机叶片、半导体器件等多种关键零部件影响着国民生活、国防事业与科技发展。提高核心零部件制造能力的关键在于提高技术与装备能力。以超声技术与磁流变技术为代表的先进加工技术与多种学科进行融合,分别在一定程度上提高了零件的表面精度与加工效率。超声加工技术具有高频冲击与断续切削特性,不仅能改善工件表面质量,还能改变其应力分布与减少热量产生。超声振动加工技术常用于刚性接触加工,在进行确定性抛光时求解力位耦合问题较难。因此本文主要关注在柔性控制方案下,超声振动辅助旋转加工技术的可行性,设计并制造了一套柔性超声振动加工装置,实现了垂直于端面的超声振动辅助旋转加工功能,开发控制程序,分别从理论与实验方面研究与证明了方案的可行性与装置的可靠性。（1）进行了工具系统的设计、分析与制造标定工作:应用小变形的欧拉伯努利梁理论建立不同典型圆锥曲线切口柔性铰链的柔度系数矩阵方程。应用弹性力学、塑性力学与断裂力学知识与有限元计算方法对装置结构件进行强度校核与模态分析,验证装置的结构可靠性。通过实验测试标定不同柔性铰链在不同超声电源输出下的振动输出大小。搭建气动系统的电气回路,标定关键元器件的输出精度,求得传感器输出补偿常数。（2）搭建了工具系统的控制程序:通过MATLAB/Simulink中的RTW平台建立控制系统与上位机的信道,设计一定脉冲移位周期与幅值的M序列输入信号辨识气动系统模型,获得气动系统的二阶传递函数表达式。使用遗传算法对所搭建的PID控制器进行优化,编写适用于二阶系统的控制器参数优化用户程序,简化参数整定流程。搭建了具有参数自动修正功能的自适应控制器,其可实时调整参数以适应不同工作状态。最后在不同输入信号下对比验证不同控制器的输出性能。（3）建立了材料去除模型与三维有限元仿真模型:推导超声振动与传统加工下的单磨粒去除几何模型,分析超声振动下的材料去除量与传统加工去除量的差别。使用有限元数值计算软件建立磨粒切削铝合金工件的有限元模型,以单因素试验法模拟传统加工与超声振动在不同工艺参数下的切削力,材料去除量,应力与温度变化规律。以Preston方程为基础分析柱形抛光头分别在具有轴向振动与无振动的情况下的理想去除函数。（4）使用工具系统完成了多组去除实验研究:验证工具系统的稳定性与可靠性,分析传统与超声振动加工方式之间的差异性。使用工具系统将铝合金工件的表面粗糙度降为10nm以下,进行单磨粒的低速刻划实验,从力学行为,切屑流动与去除深度等方面分析超声振动辅助刻划与传统刻划之间差异性。以单因素实验法分析一定压力下超声振动磨削与传统磨削的材料去除量以及去除量受工艺参数的影响规律及显着程度。以正交试验法分别展开红刚玉与羊毛工具头对铝合金工件的磨削与抛光实验,以田口分析法分析超声振动对不同工具头所加工工件的表面质量影响。
韩松[2]（2021）在《GH4169高温合金超声辅助磨削仿真与试验研究》文中研究表明GH4169高温合金在高温环境下能够保持优良的强度和稳定性,目前在航空航天、化工能源、核能等关键领域得到了广泛应用。但高温合金的难加工性一定程度限制了其发展,解决GH4169高温合金加工过程中切削力大、刀具磨损严重和加工温度高等问题,对优化高温合金加工工艺,得到高质量零件以及提高材料加工效率具有较高的实际应用价值。超声辅助磨削在降低磨削力、减少刀具磨损、提高去除率及改善表面光洁度等方面均有效果,因此,超声辅助磨削技术在加工高温合金领域有应用前景。但目前针对超声辅助磨削高温合金的研究尚不全面,应用效果有待验证。基于以上问题,本研究针对GH4169高温合金难加工性,通过超声辅助磨削的加工方式,研究超声辅助磨削工艺参数对磨削力、砂轮磨损以及磨削表面质量的影响规律,并采用动力学仿真与加工试验相结合的方法建立磨削表面形貌以及粗糙度预测模型,主要研究内容包括:通过改变主轴转速、进给速度、磨削深度分析GH4169高温合金超声辅助磨削的磨削力、磨削力比,以普通磨削为对照,研究不同工艺参数下超声振动的引入对磨削力以及材料去除形式的影响,同时研究了随着材料去除量的增加磨削力的变化趋势;为了研究超声振动对砂轮磨损机制的影响,开展了超声辅助磨削GH4169高温合金砂轮磨损研究,采用间接法对比两种加工方式下砂轮磨损量,观测磨粒磨损形式,得出了超声振动对砂轮磨损行为的影响规律;砂轮磨损直接决定磨削表面加工质量,对不同工艺参数下的表面形貌以及表面粗糙度进行观测,分析主轴转速、磨削深度、进给速度及振幅对超声辅助磨削表面加工质量的影响规律;深入分析超声辅助磨削形貌形成机理,开展了超声辅助磨削形貌仿真研究,求解磨粒的超声切削轨迹,通过matlab软件构建了磨粒与材料的切削几何模型,生成材料磨削加工的三维模型。结合试验验证超声辅助磨削表面形貌以及粗糙度预测模型的准确性,通过改变预测模型的主轴转速、进给速度、超声振幅和超声频率等工艺参数进行了超声辅助磨削高温合金的仿真分析,该模型为研究超声磨削表面质量提供了一种新的方法,为探索GH4169高温合金超声辅助磨削的高质量加工工艺参数优化提供理论依据。
董婉娇[3]（2021）在《超精密竖直静压滑台设计及其精度控制方法研究》文中提出随着航空、航天和国防建设的快速发展,对高端装备及其关键件的小型化、轻量化、精细化和整体化要求越来越高。以国家急需的高性能惯性导航关键件整体式双平衡环挠性接头为例,其关键特征的细颈厚度只有30～50μm,尺寸与形位公差精度大多为1～2μm。但加工整体式双平衡环挠性接头等产品关键工序的超精密数控机床几乎全部依赖进口,极大制约了我国战略性新兴产业和国防建设的发展。因此,加快研制支持微纳加工精度的超精密数控机床已显得十分必要和紧迫。超精密竖直滑台是实现超精密数控机床进给运动和进给精度的关键基础部件,是超精密数控机床最关键的组成部分。竖直滑台及其主轴等部件的运动方向与其重力方向一致,受力与工况条件复杂,制造难度极大,是制约我国高档数控机床发展的主要技术瓶颈之一。本文以超精密、大负载、高稳定性竖直液体静压滑台为研究对象,重点解决和攻克超精密竖直静压滑台的机械结构设计、静压支承设计理论,以及超精密运动精度控制方法三方面的难题。论文主要研究工作及成果概括如下:（1）提出了一种整体式静压滑块和整体式立柱组成的超精密竖直静压滑台新结构、不等面积的多油垫静压支承结构及其混联式控制（HFC）方法。超精密竖直静压滑台新结构为整体式竖直静压滑台结构（IVHS）。IVHS是一种将静压滑台与立柱相结合的整体式静压滑台结构,其中包括了将动滑块、随动滑块、油路、静压油垫、节流器及油膜压力测量系统集为一体的整体式静压滑块。不等面积的多油垫静压支承结构及其HFC方法主要用于降低竖直滑块因倾覆力矩产生的前倾量,以及导轨弹性变形对油膜厚度的直接影响。不仅有效地提高了超精密竖直静压滑台的结构刚度、动态稳定性和重复定位精度,而且显着提升了超精密滑台的可制造性。（2）提出了变油膜厚度薄膜式（OFTV）静压支承计算方法。OFTV静压支承计算模型包括了系统误差驱动下的油膜厚度计算模型、变油膜厚度薄膜式润滑理论模型和面向竖直静压滑台的动力学计算模型三部分。建立了静压滑台承载能力、静刚性、抗振性、快速响应性及热稳定性等工作性能的评价指标及其计算模型,建立了等效油膜厚度、封油边尺寸、流量比、供油压力和运动速度五个设计参数与滑台工作性能的预测模型,并形成了基于设计参数的超精密竖直静压滑台性能控制方法,即,当五个设计参数中的供油压力足够小,且其它四个设计参数满足油膜液阻的倒数与节流器液阻之差正向趋于零的条件时,可以获得静压滑台性能综合最优的效果。超精密竖直静压滑台性能预测模型、控制模型与方法已在超精密竖直静压滑台的调试和测试中得到了验证。（3）提出了基于移动反射信号（MRS）的两轴联动误差测量方法,解决了球杆仪难以用于小范围联动误差的精密测量难题。构建了基于因子分解机（FM）的精度控制模型,实现了有限测量数据下两轴联动的高精度插补。测量得到超精密竖直静压滑台的定位精度为0.137μm,重复定位精度为0.083μm,联动误差为0.439μm。测量和补偿结果表明,相对插值算法,采用FM算法可使圆度精度和垂直度精度分别提高63%和34%。以上相关研究及其成果,已用于超精密曲面数控机床的研制及其精度测试实践。以典型的航天关键件为背景,设计了测试超精密竖直静压滑台,以及超精密曲面数控机床加工精度的试件。其中,构造了加工阶梯表面的试件1,以测试并评价超精密竖直静压滑台的工作性能。加工测量结果表明,三个阶梯面加工后的尺寸精度为IT1,平面度和平行度的精度为2级。以航天惯性仪表关键件为基础,构造了具有梯形键的试件2,通过加工并测量梯形键斜面的角度误差,评价超精密竖直静压滑台与水平移动轴的联动工作性能。加工测量结果表明,梯形键斜面与测量基准面的最大、最小夹角分别为78.39°和78.55°,满足斜面与测量基准面夹角78.45±0.1°的设计要求。根据整体式双平衡挠性接头细颈的设计要求,加工挠性接头上一组两个直径为1.6 mm小孔形成的细颈。经测量,挠性接头的四组细颈加工后的最大、最小尺寸分别为40.8μm和40.0μm,即细颈尺寸的一致性为0.8μm,满足了细颈尺寸为40±1μm、一致性为2μm的设计要求。综上所述,本文提出的相关理论、方法、技术,以及研制的数控装备为实现整体式双平衡环挠性接头等高性能导航关键件的精密制造提供了坚实、自主可控的工作基础。对发展我国战略性新兴产业和国防建设,提高我国自主研发超精密数控机床等高端装备,以及研制航天航空关键件的能力具有重要意义。
赵强[4]（2021）在《小型精密机床的多目标优化集成设计方法研究》文中研究表明随着复杂微小型零件在高新科技领域的广泛应用,小型精密机床被提出了更高的加工精度要求。在机床设计阶段,优化结构性能是提高零件加工精度及表面质量的重要手段之一。然而单一的刚度、热特性、精度等性能优化设计难以保证整机结构性能最优,且未考虑各项性能间的耦合关系,无法满足小型精密机床向更高精度发展的要求。因此,本文通过分析刚度、热特性及精度性能对五轴小型精密机床的作用机理,利用集成设计法对各项性能进行综合优化设计,以科学、系统的指导整机系统设计。本文首先构建五轴小型精密机床结构模型,并基于多体系统传递矩阵法建立机床拓扑结构动力学模型以获取系统固有振动频率参数,同时基于拓扑结构动力学模型以动力子结构法划分机床子结构模型,通过有限元法与多体传递矩阵法验证子结构模型,确定子结构位置关系的动刚度特性,完成子结构动刚度与整机结构动刚度的匹配优化设计。进一步针对小型机床结构紧凑散热较慢的问题,通过数值方法对机床所处热环境进行模拟,并利用热传递与热变形机理确定机床主要热源及边界条件,继而采用有限元仿真技术建立整机温度场及热-结构耦合变形场模型。在此基础上,建立机床热优化设计模型,用以指导小型精密机床热特性研究。随后基于多体系统理论构建小型精密机床拓扑结构,分析机床几何误差元素并建立整机空间误差模型,通过灵敏度分析辨识影响其空间误差模型的关键几何误差元素,利用各几何误差元素灵敏度系数占总几何误差元素灵敏度系数的百分比,实现机床精度分配准则的判定,为小型精密机床精度设计提供理论依据。最后,基于小型精密机床刚度、热特性及精度性能研究的基础,以机床整机结构性能最优为设计目标,构建机床刚度、热特性和精度综合性能的集成数学模型,并通过i SIGHT优化设计平台对综合性能进行集成研究,提出多目标优化集成设计方法,完成五轴小型精密机床多目标优化集成设计方法的研究。
赵一号[5]（2021）在《数控机床高速导轨防护装置动态分析与实验研究》文中研究指明数控机床导轨防护装置作为立式加工中心的重要部件之一,主要承担着机床导轨及伺服进给机构防护的作用,防止灰尘、切屑的进入和冷却液对其进行腐蚀。随着数控机床往高速、精密和环保方向发展,其伺服进给传动系统的快移速度可达60～120m/min,加速度可达1～2g,由此,对导轨防护装置的跟随性、响应性、振动与噪音等方面也有了更高的要求,以保证数控机床的正常运行。而目前国内的大多数厂商所生产的导轨防护装置最高跟随速度仅为48m/min,难以满足数控机床的高速运行要求。因此,研究高速数控机床防护装置的运动规律、受力变形及其振动特性,对解决高速导轨防护装置速度受限以及提高我国高速导轨防护装置的设计制造水平具有重要意义。针对高速导轨防护装置运动平稳性差,振动噪音大等问题,本文的具体研究内容如下:（1）介绍高速导轨防护装置的部件组成、结构功能、制造工艺及其装配方法,根据其实际运行的工况,分析振动和噪音产生的原因,制定研究的技术路线。（2）根据多体动力学理论,建立高速导轨防护装置的动力学模型,利用ADAMS软件对防护装置进行动力学仿真,分析了防护装置各个罩片的运动规律;利用Ansys Workbench软件对其进行瞬态动力学分析,从启动到停止的一个完整的往复阶段内,得出了防护装置整体的变形和应力,分析出了罩片的主平面为最大变形处,同动机构与罩片支架的铰接处等效应力最大。（3）建立高速导轨防护装置同动机构的多体动力学模型,使用ADAMS对含间隙的同动机构进行动力学仿真分析,得出靠近工作台与罩片联接处的销轴相对其他销轴对同动机构运动精度影响最大,同时分析了在不同间隙时,此销轴的速度,加速度、含间隙运动副的接触碰撞力的变换规律及其对高速导轨防护装置工作性能的影响。（4）以DVG850立式加工中心防护装置的固定端罩片为研究对象,通过UG建立三维模型,在自由状态下,利用Ansys Workbench软件对固定端罩片进行模态分析,并且根据仿真结果的振型图确定罩片在试验模态分析中的拾振点。再通过单点输入单点输出（SISO）的方法,对单片罩片进行模态试验分析,验证固有频率和振型,最终得到研究对象准确的模态参数,通过将支架与罩片主平面进行焊接,提高了防护罩片的固有频率,优化了防护罩片的结构。（5）搭建高速防护实验装置,根据数控机床高速导轨防护装置和伺服进给传动系统的设计指标,对防护装置的罩片结构、刮刷机构、同动机构和进给传动系统的丝杠螺母副、伺服电机进行设计和选型。从测点布置、振动测量、数据采集三个方面制定了防护装置的振动测试方案,对搭建的高速防护实验装置进行不同快移速度与加速度下振动信号的采集,并对振动信号进行时域、频域分析,初步掌握了高速机床导轨防护装置的振动性能,并与仿真结果进行对比,验证启动和停止时的冲击载荷是引起高速防护装置的振动的主要原因。本文以高速立式加工中心DVG850的导轨防护装置和搭建的防护装置实验台为研究对象,分别采用有限元法、虚拟样机仿真技术和振动测试三种方法对其进行运动学与动力学研究,分析了防护装置在高速运动中的振动特性,研究了同动机构的铰链间隙和防护罩片的变形是影响防护装置振动的主要因素,为高速机床导轨防护装置的设计优化和结构改进提供了理论依据。
陈俊君[6]（2020）在《焦炉推焦装置摩擦自激振动机理研究》文中进行了进一步梳理6.25 m捣固焦炉成套设备是焦化生产中广泛使用的先进的机械设备,该设备的使用对于提高焦炭产量、降低能耗、减少污染物的排放具有明显的经济效益和社会效益。推焦装置作为该成套设备的核心部件,在使用过程中存在明显的振动现象,该振动不仅会影响推焦设备的正常工作和使用,还可能导致焦饼坍塌,造成设备停机无法工作。因而,深入研究推焦装置的振动机理对于减轻推焦装置的振动具有十分重要的理论和工程应用价值。推焦装置工作过程中会与炭化室地面间产生强烈的摩擦,该摩擦对推焦装置的振动具有重要影响,通过课题组多年来对推焦装置的振动特点进行分析,发现推焦装置工作过程中存在明显的粘滑振动和颤振现象,这符合摩擦自激振动的典型特征,可见,推焦装置的主要振动类型为摩擦引起的自激振动。然而未见学者专门对推焦装置建立摩擦模型进行振动特性的研究,对此,本文建立了焦炉推焦系统的动力学模型,通过理论计算、仿真分析和现场试验的方法对推焦装置的摩擦自激振动机理进行了研究。主要研究内容为:通过对基于Stribeck效应的摩擦模型进行深入的研究,并结合焦炉推焦系统的实际结构特点,建立了基于Stribeck摩擦效应的焦炉推焦自激振动系统力学模型,为深入研究推焦装置的自激振动机理,推焦系统的稳定系及粘滑运动特性奠定了理论基础。将李雅普诺夫稳定性理论引入到焦炉推焦系统的稳定性分析中,求解了推焦系统的临界失稳速度,并对焦炉推焦系统稳定性进行了分析。通过对推焦系统的动力学方程进行仿真分析,获取了推焦装置在不同系统参数下的相平面图和Poincare截面图,结果表明,随着驱动速度和系统阻尼的增加,系统由不稳定状态逐步达到渐近稳定状态;当推焦装置的质量和沿x轴的等效刚度增大时,系统由不稳定状态逐步达到稳定状态;增大沿y轴的等效刚度,减小动、静摩擦系数的差值有助于系统稳定性的提高。通过多体动力学仿真分析的方法研究了驱动速度、刚度、阻尼、摩擦系数等参数对推焦装置粘滑运动的影响。不同系统参数下推焦装置的速度和加速度响应曲线结果表明,提高驱动速度是减少粘滑运动的有效途径,增加刚度k3和系统阻尼可以减少粘滑运动的发生,增加刚度k1和k2会增大粘滑运动发生的可能性,减小动静摩擦系数的差值不利于减轻推焦装置的粘滑运动现象。采用有限元仿真的方法对推焦装置的粘滑振动特性进行了研究。通过对推焦装置进行模态分析,发现变形较大的部位主要集中在三个区域,分别为推焦杆杆身、推焦头和滑履;通过对推焦装置的粘滑自激振动进行谐响应分析发现推焦装置在行进方向、竖直方向和横向三个方向都发生了频率为51 Hz的低频振动,该振动频率与模态分析中的第14阶模态相同,主要振动形式为推焦装置沿着竖直方向的弯曲振动,变形较大的区域主要集中在推焦杆尾部。为了提取实际工况下推焦装置的自激振动频率以及对有限元仿真结果进行验证,本文在EMD算法的基础上提出了一种新的改进算法,并用该算法对推焦装置作业过程中的振动信号进行分析,提取出了推焦装置自激振动的频率,并与仿真分析进行比较,发现试验分析与仿真分析的结果基本一致,证明仿真分析方法的有效性。
赵志爽[7]（2020）在《数控机床进给系统的非线性动力学分析》文中进行了进一步梳理机床进给系统在加工过程中存在着复杂的非线性动力学行为,这会导致零件的加工精度受到影响。通过建立力学模型和数学模型,从理论角度分析非线性因素对进给系统力学特性的影响,为改进机床进给系统的设计提供理论基础。首先,基于含有分数阶微分项的单自由度模型,研究附加粘弹性阻尼材料的进给系统的非线性动力学问题。利用KBM渐近法获得了系统的近似解析解。分析了分段线性系统的主共振。发现分数阶微分项在分段系统中以等效线性阻尼和等效线性刚度的形式影响着系统的动力学特性,而间隙以等效非线性刚度的形式影响着系统的动力学特性。获得了主共振幅频响应的表达式,并得到了系统的稳定性条件。详细分析了分数阶项和间隙对系统主共振幅频响应的影响。其次研究了考虑间隙和干摩擦的数控工作台的主共振。根据间隙和摩擦模型的分段条件,确定积分上下限,用平均法求出了主共振的近似解析解。用Runge-Kutta法进行了验证,并给出了稳态解的稳定性条件。详细分析了间隙和摩擦对系统动态特性的影响,发现摩擦力以等效非线性阻尼的形式影响着系统的振动。并分析了在进给速度较小时,产生的粘滑振动现象。然后,建立了考虑扭转的二自由度含间隙和摩擦的进给系统动力学模型。根据平均法求解二自由度机床进给系统的近似解析解,并用数值解进行验证,发现数值解与近似解析解拟合程度很高。根据李雅普诺夫稳定性分析,得到系统特征根实部最大值与激励频率的曲线图,判断了系统的稳定性。摩擦力增大时,系统振幅减小,共振频率不变。间隙增大,共振频率左移。丝杠导程增大,共振频率右移。摩擦力与系统的等效阻尼有关系,间隙和丝杠导程均与等效刚度有关。在工作点时,丝杠在达到振动角位移最大值或最小值而发生换向时,角位移产生抖振现象。最后,对机床进给系统建立了五自由度动力学模型,对系统进行了数值仿真分析,得出了数控工作台产生爬行现象的原因。进给速度较低时,由于stribeck摩擦模型下的负斜率特性,运动速度的方向切换将会导致数控工作台出现爬行现象。分析发现,间隙和摩擦的耦合作用使进给系统在低速时更易出现爬行现象。
韩雷震[8]（2020）在《旋转超声机床动态特性分析及磨削力与材料去除研究》文中指出硬脆材料由于具有硬度高、脆性大、断裂韧性低的固有特性,成为典型的难加工材料。传统加工硬脆材料的工艺方法需要多道工序,加工效率低、刀具磨损快、发热严重等问题使硬脆材料的加工成本居高不下。旋转超声加工是专门针对硬脆材料加工而发明的一种新型复合工艺方法,由传统超声加工改进而来。旋转超声加工将传统超声加工的游离磨粒换成固结磨粒,磨粒一边绕刀具轴线高速旋转一边沿刀具轴线做超声频小幅振动,通过磨粒的高频捶击和刻划来实现材料的加工去除。旋转超声加工可以直接对硬脆材料进行加工,简化了工艺流程,提高了加工效率,降低了磨削力,延长了刀具的使用寿命,在硬脆材料的加工方面表现出显着的工艺优势。目前国内外的旋转超声加工大多是通过在现有机床的刀柄上加装超声振动系统来实现,旋转超声加工专用机床不多,其中以德玛吉的ultrasonic系列最为着名。针对这一现象,本课题组研制了旋转超声加工专用机床,旨在进一步推动旋转超声加工的工业生产实际应用。为了更好地掌握机床的实际使用性能和结构设计特点,通过使机床工作在临界转速以下来避免发生共振现象,本文对参与研制的旋转超声机床进行了动态特性分析。对机床进行结合部的动力学建模是进行动态特性分析的基础。本文通过在导轨和滑块之间建立弹簧阻尼单元的方法完成直线滚动导轨的动力学建模,利用吉村允孝结合面积分法计算出方箱与底座结合部的动力学参数,完成结合部的动力学建模,获得了机床的前九阶固有频率和模态振型,为后续的工艺试验奠定了基础。硬脆材料在受到不同类型的外部载荷时会表现出不同的力学性能。本文在硬脆材料损伤与断裂力学的基础上,采用经典的JH-2本构模型对碳化硅进行了准静态加载下的纳米压痕试验仿真,得出了不同压深下的载荷位移曲线,研究了碳化硅在弹塑性应力场下的裂纹成核与扩展情况。研究表明硬脆材料在动态载荷下会表现出与静态加载不同的力学响应,本文通过对碳化硅材料进行分离式霍普金森压杆试验仿真来研究硬脆材料在冲击载荷下的动态力学性能,观察了不同撞击速度下碳化硅试件的损伤演变过程和最后的破碎形态,提取了压杆的应变历程图,并利用三波法公式计算出碳化硅试件在不同撞击速度下的应变率,分析了碳化硅材料的动态力学性能和应变率效应的形成原因,为后续研究超声振动下的磨削力和材料去除打下基础。传统超声加工的磨粒冲击作用是旋转超声加工区别于普通磨削加工的重要因素。为了研究旋转超声加工的磨削力及材料去除机理,本文对碳化硅试件进行了磨粒冲击仿真,观察了试件在受到磨粒冲击后的应力分布情况,结合前面章节的研究成果分析了微裂纹的形成与扩展机理。在正弦的高频振动叠加下,磨粒的运动轨迹发生了变化,本文在对单颗磨粒进行运动学分析的基础上,开展了超声振动下的磨削仿真研究,对比分析了超声振动下的磨削力及材料去除与普通磨削时的区别,并通过单一变量仿真的方法研究了不同振动频率下的磨削力及材料去除率的变化并分析了原因,在此基础上又研究了超声振幅对磨削力及材料去除率的影响及原因,为旋转超声加工的工艺参数优化提供了参考。
王兆国[9]（2019）在《双直驱伺服系统低速进给特性研究》文中进行了进一步梳理传统的滚珠丝杠副低速运行时,由于摩擦的非线性会导致非线性蠕动爬行现象,难以实现精准的微量位移进给控制。在精密加工中,为了达到运动行程大、控制精度高的进给运动,目前多采用宏微复合驱动形式,即通过宏驱动机构完成大行程运动,通过微驱动在较小的行程内实现精度高的微量运动,但这种驱动存在非线性、刚度小、迟滞等缺陷。因此,本文基于双驱差动复合原理,利用空心轴直驱电机和螺母驱动型滚珠丝杠副,提出了一种双直驱微量进给伺服系统。本文对提出的双直驱微量进给伺服系统进行研究,围绕空心轴直驱电机的设计和优化,双直驱系统的刚度配置、动态特性、摩擦非线性、低速下临界爬行速度特性和低速下速度波动特性等进行研究。本文的主要内容包括:（1）基于磁路等效的方法初步设计了空心轴直驱电机。根据双直驱伺服系统对螺母驱动电机的设计要求,依据电机磁路法初步设计计算出了空心轴电机的基本参数,根据磁路法设计的基本参数,利用Maxwell软件仿真了空心轴直驱电机的空载特性和负载特性。（2）用多目标遗传算法对初步设计的空心轴直驱电机进行了参数寻优。针对初步设计的空心轴直驱电机齿槽转矩大、效率低、额定负载下转矩波动大,不满足设计要求的问题,确定影响空心轴直驱电机性能的设计变量及取值范围,以减小齿槽转矩、提升电机效率、减少磁钢用量为优化目标,建立多目标优化模型,采用优化拉丁超立方采样设计实验样本,用有限元法计算采样结果,依据采样结果建立Kring近似模型,在建立的近似模型的基础上采用NSGA Ⅱ多目标遗传算法对空心轴直驱电机进行优化,降低了转矩波动,提高了空心轴直驱电机性能。（3）优化了双直驱机械系统结合部的动刚度。通过用弹簧阻尼单元模拟系统的结合部对双直驱机械系统进行有限元建模;依据机械系统模态柔度的设计思想确定双直驱伺服系统优化目标为薄弱模态的模态柔度最小,基于弹性能分布率理论确定双直驱伺服系统的优化变量为系统中弹性能的分布率高的结合部刚度值,建立了多目标优化模型;基于正交试验和相似优先比理论确定了弹性能分布率较高的结合部刚度值对进给系统动态性能影响的主次顺序,并得到了其最优组合。（4）基于LuGre摩擦模型研究了双直驱系统低速下爬行速度的临界值。对双直驱伺服系统进行了动力学建模并设计了全闭环控制方案;,研究了系统工作台在低速工作时,采用双直驱差速驱动与传统的单丝杠驱动相比的临界爬行速度,在相同的控制参数下,与常规丝杠单驱动相比采用差速双驱动时,工作台的低速进给性能更好。（5）研究了双直驱伺服系统速度波动特性。分析了低速下影响电机转矩波动的主要因素,推导了双直驱伺服系统误差传递函数的幅频特性,分析了不同速度下转矩谐波对速度波动的影响规律,结合误差传递函数的幅频特性曲线和机械系统模态,确定了双直驱系统工作台低速下使用双驱动时两电机合理工作区间。最后仿真与实验对比分析了两种不同驱动下工作台在低速时的速度波动和位移跟踪误差波动情况,同时,与传统的丝杠单驱动相比,采用双驱动时在某些特定速度点可以有效避免电机谐波引起的系统共振,减小工作台的速度波动和位移跟踪误差波动,能获得更加平稳的低速性能。
黄敏凯[10]（2019）在《机床进给系统爬行机理分析与动力学仿真》文中研究表明数控机床是机械制造业的主要生产设备和核心,而机床进给系统作为机床的重要组成部分,其精度对机床的加工精度有着重要的影响。机床进给系统在低速运行时会产生时快时慢、时走时停的爬行现象,严重影响机床的加工精度,因此本文建立了基于结合部动态特性参数的机床进给系统刚柔耦合动力学模型,对机床进给系统的爬行现象进行了深入的研究。论文主要工作包括:（1）建立了进给系统爬行现象的力学和数学模型,分析了爬行现象的产生机理和影响爬行现象的因素,基于吉村允孝法和Hertz接触理论,对进给系统固定结合部和运动结合部的动态特性参数进行了理论计算。（2）搭建了试验模态分析测试系统,对进给系统运动结合部进行了结合部参数识别试验,得到了运动结合部的动态特性参数。（3）建立了进给系统的刚性体模型和丝杠螺母副、导轨滑块副、滚动轴承副的柔性体模型,在ADAMS软件中将刚性体模型和柔性体模型组合在一起,并添加了结合部动态特性参数和约束关系,从而建立了基于结合部动态特性参数的机床进给系统刚柔耦合动力学模型。分析了切削载荷和进给速度对进给系统工作台速度波动的影响规律。（4）设计开发一种机床进给系统测试平台及其测控系统,实现了两个进给单元的同步运动、气压缸的随动加载、各传感器数据的采集和显示等功能。基于该测试平台,测量了在不同的切削载荷和进给速度下进给系统工作台速度波动量,然后与仿真结果进行比较,从而检验动力学模型的正确性。
二、机床进给爬行时的运动模型与振动方程（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、机床进给爬行时的运动模型与振动方程（论文提纲范文）
（1）柔性超声振动辅助加工系统的设计及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 超声振动辅助加工技术研究进展 |
| 1.3 超声振动辅助加工装置研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 柔性超声振动加工装置设计 |
| 2.1 装置结构及工作原理 |
| 2.1.1 装置系统结构及硬件组成 |
| 2.1.2 装置工作原理 |
| 2.2 双超声激励工具头的运动轨迹 |
| 2.3 超声振动装置研究 |
| 2.3.1 单轴典型柔性铰链柔度分析 |
| 2.3.2 柔性铰链的设计及静力分析 |
| 2.3.3 柔性铰链的动力学分析 |
| 2.3.4 柔性铰链的性能测试 |
| 2.4 气动系统设计 |
| 2.4.1 气动系统装置及技术参数 |
| 2.4.2 气动系统硬件及标定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 柔性超声振动装置的控制理论与实验 |
| 3.1 气动系统控制原理与系统模型建立 |
| 3.2 系统控制流程与控制器设计原理 |
| 3.2.1 系统模型辨识 |
| 3.3 气动系统控制策略 |
| 3.3.1 遗传算法PID控制器设计 |
| 3.3.2 模糊在线优化PID控制器设计 |
| 3.4 气动系统控制实验研究 |
| 3.4.1 不同幅值阶跃信号实验 |
| 3.4.2 不等宽方波信号实验 |
| 3.4.3 斜坡信号实验 |
| 3.4.4 正弦信号实验 |
| 3.4.5 实验结论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超声振动辅助加工去除机理研究 |
| 4.1 旋转超声振动单磨粒几何模型 |
| 4.2 单磨粒中高速切削数值模型 |
| 4.2.1 单磨粒切削物理模型与力学模型 |
| 4.2.2 数值仿真试验方案设计 |
| 4.3 单磨粒切削试验结果分析 |
| 4.3.1 单磨粒切削力 |
| 4.3.2 高频振动特性与应力分布 |
| 4.3.3 材料去除量 |
| 4.3.4 温度变化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于超声振动辅助加工工具系统的实验研究 |
| 5.1 实验装置与工件材料制备 |
| 5.2 超声振动辅助单磨粒刻划实验研究 |
| 5.2.1 实验设计 |
| 5.2.2 实验结果分析 |
| 5.3 超声振动辅助端面磨削去除实验研究 |
| 5.3.1 超声振动辅助加工去除函数 |
| 5.3.2 实验设计 |
| 5.3.3 实验结果分析 |
| 5.4 超声振动辅助端面磨抛表面质量研究 |
| 5.4.1 表面质量评价 |
| 5.4.2 实验设计 |
| 5.4.3 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 不同切口柔性铰链柔度计算公式 |
| 附录二 单磨粒传统加工与超声振动仿真结果 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）GH4169高温合金超声辅助磨削仿真与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景与意义 |
| 1.3 高温合金材料性能特点 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 高温合金材料切削特性 |
| 1.4.2 超声辅助磨削加工研究现状 |
| 1.4.3 磨削形貌仿真研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 2 超声辅助磨削磨削力试验研究 |
| 2.1 磨削力理论分析 |
| 2.2 磨削力试验方案 |
| 2.3 磨削力试验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 超声辅助磨削砂轮磨损及表面质量试验研究 |
| 3.1 超声辅助磨削砂轮磨损试验研究 |
| 3.1.1 砂轮磨损形式 |
| 3.1.2 砂轮磨损试验方案 |
| 3.1.3 砂轮实验结果及分析 |
| 3.2 表面形貌及表面粗糙度试验研究 |
| 3.2.1 试验方案 |
| 3.2.2 试验结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 超声辅助磨削表面形貌及表面粗糙预测模型研究 |
| 4.1 超声辅助磨削单磨粒几何分析 |
| 4.1.1 超声辅助磨削单磨粒运动方程 |
| 4.1.2 超声辅助磨削单磨粒弧长 |
| 4.1.3 超声辅助磨削临界振动频率 |
| 4.2 超声辅助磨削几何模型建立与分析 |
| 4.2.1 砂轮模型的建立 |
| 4.2.2 非线性量的误差模拟 |
| 4.2.3 表面形貌生成算法 |
| 4.3 仿真结果 |
| 4.3.1 表面形貌仿真结果分析 |
| 4.3.2 表面粗糙度仿真结果分析 |
| 4.4 仿真模型试验验证 |
| 4.4.1 试验装置 |
| 4.4.2 试验方案 |
| 4.4.3 试验结论 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）超精密竖直静压滑台设计及其精度控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及重要意义 |
| 1.3 国内外相关研究现状与分析 |
| 1.3.1 超精密竖直滑台的研究现状与分析 |
| 1.3.2 静压导轨结构及其流量控制方法的研究现状与分析 |
| 1.3.3 静压滑台工作性能优化方法研究现状与分析 |
| 1.3.4 静压滑台运动精度控制方法研究现状与分析 |
| 1.3.5 相关研究的综合评述 |
| 1.4 研究目标及主要研究内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.5 论文的章节安排 |
| 第二章 超精密整体式竖直静压滑台的设计 |
| 2.1 整体式竖直静压滑台的结构设计 |
| 2.1.1 整体式立柱及静压滑块的设计 |
| 2.1.2 悬臂板导轨的设计 |
| 2.1.3 整体式竖直静压滑台的结构仿真研究 |
| 2.1.4 悬臂板导轨的仿真分析与实验验证 |
| 2.2 多油垫静压支承的结构设计及其流量控制方法研究 |
| 2.2.1 不等面积的多油垫静压支承结构设计 |
| 2.2.2 多油垫静压支承的混联式流量控制方法研究 |
| 2.2.3 混联式控制的多油垫静压支承的仿真研究 |
| 2.3 其它关键部件的设计 |
| 2.3.1 预压预调式单面薄膜反馈节流器的工作原理 |
| 2.3.2 驱动及位置检测系统的设计 |
| 2.3.3 竖直静压滑台重力平衡及自锁系统的设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 变油膜厚度的静压滑台工作性能综合控制方法研究 |
| 3.1 变油膜厚度的静压支承设计理论与模型构建 |
| 3.1.1 考虑系统误差的变油膜厚度计算模型构建 |
| 3.1.2 变油膜厚度的薄膜式润滑理论模型构建 |
| 3.1.3 竖直静压滑台的动力学计算模型构建 |
| 3.2 变油膜厚度的静压滑台工作性能预测模型构建 |
| 3.2.1 承载力预测模型构建 |
| 3.2.2 刚度预测模型构建 |
| 3.2.3 动刚度预测模型构建 |
| 3.2.4 快速响应时间预测模型构建 |
| 3.2.5 温度预测模型构建 |
| 3.3 静压滑台工作性能综合控制与实验验证 |
| 3.3.1 静压滑台工作性能的综合优化模型构建 |
| 3.3.2 设计参数对静压滑台关键指标的影响研究 |
| 3.3.3 静压滑台综合性能控制方法研究 |
| 3.3.4 静压滑台工作性能的测试实验 |
| 3.3.5 静压滑台工作性能的优化结果与结论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超精密竖直静压滑台的精度测量与控制方法研究 |
| 4.1 考虑工况的竖直静压滑台运动精度控制方法研究 |
| 4.1.1 运动误差的检测与评价方法 |
| 4.1.2 考虑温度变化的运动精度控制方法研究 |
| 4.1.3 考虑工作速度的运动精度控制方法研究 |
| 4.1.4 考虑温度和速度变化的运动精度控制方法研究 |
| 4.2 小尺寸圆的两轴联动精度测量与控制方法研究 |
| 4.2.1 基于移动反射信号的两轴联动误差测量方法研究 |
| 4.2.2 两轴联动误差评价方法研究 |
| 4.2.3 两轴联动精度控制方法及实验验证 |
| 4.3 基于因子分解机(FM)的精度控制方法研究 |
| 4.3.1 FM理论及其算法研究 |
| 4.3.2 考虑实际工况的两轴联动精度控制模型构建 |
| 4.3.3 基于FM的运动轴精度控制实验与结论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超精密曲面数控机床的应用测试与评价 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 超精密竖直静压滑台加工精度的测试与评价 |
| 5.2.1 考察静压滑台加工精度的试件设计 |
| 5.2.2 静压滑台加工精度测试与结果分析 |
| 5.3 竖直静压滑台与其它轴的联动加工精度测试与评价 |
| 5.3.1 考察两轴联动加工精度的试件设计 |
| 5.3.2 两轴联动加工精度测试与结果分析 |
| 5.4 挠性接头细颈加工及其精度评价 |
| 5.4.1 挠性接头特征及其精度要求 |
| 5.4.2 挠性接头细颈加工及其精度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附件1 试件1尺寸精度原始测量报告 |
| 附件2 试件2关键特征值原始测量数据报告 |
| 攻读博士期间参与的科研项目及发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）小型精密机床的多目标优化集成设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 机床集成设计分析 |
| 1.2.2 机床动力学设计分析 |
| 1.2.3 机床热特性分析 |
| 1.2.4 机床运动学设计分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 小型精密机床的刚度特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 五轴小型精密机床结构设计 |
| 2.3 机床系统及固有振型特性分析 |
| 2.3.1 机床动力学模型 |
| 2.3.2 机床系统固有振动特性分析 |
| 2.4 机床位置相关的子结构方法 |
| 2.4.1 机床子结构划分 |
| 2.4.2 子结构模型降阶 |
| 2.4.3 子结构装配 |
| 2.4.4 子结构位置关系 |
| 2.5 机床动刚度匹配设计 |
| 2.5.1 主轴系统刚度链 |
| 2.5.2 工作台系统刚度链 |
| 2.5.3 整机与部件动刚度匹配设计指标 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 小型精密机床的热特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机床热变形机理分析 |
| 3.3 机床传热分析 |
| 3.3.1 机床热源分析 |
| 3.3.2 热量的传递模式 |
| 3.3.3 热变形基本方程 |
| 3.4 机床主要热源计算 |
| 3.4.1 线性导轨副发热强度 |
| 3.4.2 电机的发热强度 |
| 3.4.3 滚珠丝杠副的发热强度 |
| 3.5 机床热力耦合数值模拟 |
| 3.5.1 热边界条件分析及计算 |
| 3.5.2 数值模拟的热-结构耦合分析 |
| 3.6 整机热优化设计模型 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 小型精密机床的精度设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 小型精密机床几何误差建模 |
| 4.2.1 机床拓扑结构 |
| 4.2.2 几何误差元素分析 |
| 4.2.3 空间误差模型 |
| 4.3 整机空间灵敏度分析 |
| 4.3.1 误差灵敏度数学模型 |
| 4.3.2 关键几何误差元素识别 |
| 4.4 精度分配准则 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 小型精密机床的多目标优化集成设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 小型精密机床多目标优化设计模型 |
| 5.2.1 多目标优化设计分析与规划 |
| 5.2.2 多目标优化设计准则 |
| 5.3 多目标优化设计流程 |
| 5.4 机床各模块的多目标优化设计的求解 |
| 5.4.1 整机动刚度优化设计 |
| 5.4.2 整机热力耦合模型优化设计 |
| 5.5 整机耦合优化集成设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文及科研情况 |
（5）数控机床高速导轨防护装置动态分析与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机床导轨防护装置的研究现状 |
| 1.2.2 模态分析发展现状 |
| 1.2.3 多体系统动力学发展现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 2 数控机床高速导轨防护装置总体概述 |
| 2.1 高速导轨防护装置的结构组成 |
| 2.1.1 高速导轨防护装置的防护罩片 |
| 2.1.2 高速导轨防护装置的伸缩机构 |
| 2.1.3 高速导轨防护装置的滑轮 |
| 2.1.4 高速导轨防护装置的刮板 |
| 2.2 技术要求与关键技术 |
| 2.2.1 高速导轨防护装置的技术要求 |
| 2.2.2 高速导轨防护装置的关键技术 |
| 2.3 研究的技术路线 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 高速导轨防护装置的动力学分析 |
| 3.1 多体系统动力学分析原理 |
| 3.1.1 运动学方程 |
| 3.1.2 动力学方程 |
| 3.2 基于ADAMS防护装置多刚体系统动力学仿真分析 |
| 3.2.1 防护装置模型的建立与导入 |
| 3.2.2 环境定义 |
| 3.2.3 ADAMS中模型的约束与驱动定义 |
| 3.2.4 运动学仿真与分析 |
| 3.3 高速导轨防护装置的瞬态动力学分析 |
| 3.3.1 有限元模型的建立 |
| 3.3.2 网格划分 |
| 3.3.3 设置初始条件与载荷步 |
| 3.3.4 仿真结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 含运动副间隙的同动机构动力学仿真与分析 |
| 4.1 运动副间隙的矢量模型 |
| 4.2 运动副间隙的接触碰撞力模型 |
| 4.3 同动机构ADAMS模型的建立 |
| 4.3.1 ADAMS虚拟样机的建立 |
| 4.3.2 ADAMS运动副间隙的添加 |
| 4.3.3 设置仿真参数 |
| 4.4 含间隙同动机构ADAMS仿真及分析 |
| 4.4.1 理想与含间隙同动机构动态特性对比分析 |
| 4.4.2 不同间隙距离同动机构动态特性对比分析 |
| 4.5 间隙对同动机构的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 高速机床防护罩片的模态分析 |
| 5.1 研究方法 |
| 5.2 基于Ansys Workbench的模态仿真分析 |
| 5.2.1 防护罩片模型的建立 |
| 5.2.2 设定材料与施加约束 |
| 5.2.3 网格划分 |
| 5.2.4 仿真结果分析 |
| 5.3 试验模态分析 |
| 5.3.1 防护罩片试验模态分析求解过程 |
| 5.3.2 试验模态方法的确定 |
| 5.3.3 防护罩片的模态试验流程 |
| 5.3.4 防护罩片几何模型的建立 |
| 5.3.5 防护罩片的模态数据采集 |
| 5.3.6 模态提取与振型生成 |
| 5.4 计算模态与试验模态结果对比分析 |
| 5.5 防护罩片的优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 高速导轨防护实验装置的搭建、测试与分析 |
| 6.1 驱动实验台的设计 |
| 6.1.1 滚珠丝杠副的选型 |
| 6.1.2 伺服电机的选型 |
| 6.2 防护装置结构参数的设计 |
| 6.2.1 防护装置的局部结构参数 |
| 6.2.2 防护罩片的参数设计 |
| 6.2.3 同动机构的参数设计 |
| 6.2.4 刮板的参数设计 |
| 6.2.5 滑轮的参数设计 |
| 6.3 建立高速防护装置实验台的UG模型 |
| 6.4 高速导轨防护装置的振动信号测试与分析 |
| 6.4.1 实验构想 |
| 6.4.2 防护装置振动信号的测试方案 |
| 6.4.3 防护装置振动信号分析方法 |
| 6.4.4 不同工况实验结果对比 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
（6）焦炉推焦装置摩擦自激振动机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 摩擦的静态和动态特性 |
| 1.2.2 摩擦模型的研究 |
| 1.2.3 机械摩擦系统的动力学特性研究 |
| 1.2.4 焦炉推焦装置摩擦振动方面的研究 |
| 1.3 本文的研究工作 |
| 1.3.1 课题研究内容和解决的关键性问题 |
| 1.3.2 研究方法和技术路线 |
| 1.4 本文的主要结构 |
| 第2章 Stribeck摩擦理论及焦炉推焦系统建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 摩擦自激振动系统摩擦模型的建立 |
| 2.2.1 速度相关型摩擦模型 |
| 2.2.2 正压力相关型摩擦模型 |
| 2.2.3 速率与状态相关型摩擦模型 |
| 2.3 基于Stribeck效应的摩擦模型在振动系统建模中的应用 |
| 2.4 推焦装置自激振动系统建模 |
| 2.4.1 推焦装置主要结构及工作原理简介 |
| 2.4.2 推焦装置摩擦自激振动分析 |
| 2.4.3 基于Stribeck效应的推焦自激振动系统建模 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 推焦装置自激振动系统稳定性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Lyapunov稳定性理论 |
| 3.3 焦炉推焦系统稳定性分析 |
| 3.4 系统各参数对推焦系统稳定性的影响 |
| 3.4.1 驱动速度对推焦系统稳定性的影响 |
| 3.4.2 推焦装置的等效质量对系统稳定性的影响 |
| 3.4.3 沿x轴的等效刚度对推焦系统稳定性的影响 |
| 3.4.4 沿y轴的等效刚度对推焦系统稳定性的影响 |
| 3.4.5 阻尼对推焦系统稳定性的影响 |
| 3.4.6 动静摩擦系数对推焦系统稳定性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 推焦装置自激振动系统粘滑运动特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 推焦自激振动系统临界粘滑速度的确定 |
| 4.2.1 摩擦振动系统的力学模型 |
| 4.2.2 系统的振动微分方程 |
| 4.2.3 系统的自激振动方程 |
| 4.2.4 临界粘滑运动速度的确定 |
| 4.3 推焦装置多体动力学仿真模型 |
| 4.4 系统各参数对推焦系统粘滑运动特性的影响 |
| 4.4.1 驱动速度对推焦系统粘滑运动的影响 |
| 4.4.2 刚度k_1对推焦系统粘滑运动的影响 |
| 4.4.3 刚度k_2对推焦系统粘滑运动的影响 |
| 4.4.4 刚度k_3对推焦系统粘滑运动的影响 |
| 4.4.5 阻尼对推焦系统粘滑运动的影响 |
| 4.4.6 动静摩擦系数对推焦系统粘滑运动的影响 |
| 4.5 推焦装置模态分析及粘滑自激振动频率的提取 |
| 4.5.1 推焦装置有限元仿真模型 |
| 4.5.2 推焦装置温度场仿真分析 |
| 4.5.3 推焦装置模态分析 |
| 4.5.4 推焦装置粘滑自激振动频率的提取 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 推焦装置自激振动试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 推焦装置振动试验方案设计 |
| 5.3 改进的EMD算法 |
| 5.3.1 EMD分解算法中存在冗余模式及改进 |
| 5.3.2 同一个本征模式可能分解为多个本征模式分量及改进 |
| 5.3.3 算法有效性验证 |
| 5.4 基于改进EMD算法的推焦装置实测振动信号分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）数控机床进给系统的非线性动力学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机床进给系统的研究现状 |
| 1.2.2 机床进给系统动力学建模 |
| 1.3 分段连续系统的研究 |
| 1.3.1 间隙引起的分段 |
| 1.3.2 摩擦引起的分段 |
| 1.4 机床进给系统的分析方法 |
| 1.4.1 解析方法 |
| 1.4.2 数值方法 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 附加粘弹性材料进给系统的动力学分析 |
| 2.1 数控机床进给系统简化物理模型 |
| 2.2 数控机床进给系统建模 |
| 2.3 近似解析解 |
| 2.4 定常解和稳定性分析 |
| 2.5 数值解验证 |
| 2.6 系统参数对幅频响应的影响 |
| 2.6.1 分数阶项对幅频响应的影响 |
| 2.6.2 间隙对幅频响应的影响 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 含间隙和摩擦的进给系统的主共振 |
| 3.1 机床进给系统数学模型 |
| 3.2 近似解析解 |
| 3.3 稳态解的稳定性分析 |
| 3.4 数值解验证 |
| 3.5 非线性动态性分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 考虑扭转的二自由度机床进给系统动力学分析 |
| 4.1 机床进给系统二自由度建模 |
| 4.2 近似解析解 |
| 4.3 数值解验证 |
| 4.4 机床进给系统在两种情况下稳定性分析 |
| 4.5 各参数对系统影响效果分析 |
| 4.6 数值解仿真分析 |
| 4.6.1 处于工作点时数值仿真分析 |
| 4.6.2 工作台匀速运动时数值仿真分析 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 五自由度机床进给系统数值仿真分析 |
| 5.1 五自由度机床进给系统力学模型 |
| 5.2 五自由度机床进给系统数学模型 |
| 5.3 机床进给系统模型参数确定 |
| 5.4 防止爬行现象的措施 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（8）旋转超声机床动态特性分析及磨削力与材料去除研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外超声振动辅助加工研究现状及分析 |
| 1.2.1 超声振动加工装备的研究现状 |
| 1.2.2 超声振动去除机理和工艺的研究现状 |
| 1.3 国内外文献综述简析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 旋转超声机床动态特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型简化 |
| 2.3 机床结合部的动力学建模 |
| 2.3.1 直线滚动导轨的动力学建模 |
| 2.3.2 固定结合面的动力学参数确定 |
| 2.3.3 机床有限元模型的建立 |
| 2.4 机床整机有限元模态分析 |
| 2.4.1 模态分析的理论基础 |
| 2.4.2 有限元模态分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 硬脆材料力学性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 硬脆材料损伤与断裂力学分析 |
| 3.2.1 压痕断裂力学分析 |
| 3.2.2 冲击载荷下的断裂力学分析 |
| 3.3 碳化硅的弹塑性力学分析 |
| 3.3.1 纳米压痕试验理论基础 |
| 3.3.2 硬脆材料的JH-2本构模型 |
| 3.3.3 碳化硅纳米压痕试验仿真 |
| 3.3.4 碳化硅弹塑性力学性能分析 |
| 3.4 碳化硅动态力学性能分析 |
| 3.4.1 分离式霍普金森压杆试验的理论基础 |
| 3.4.2 分离式霍普金森压杆试验的仿真分析 |
| 3.4.3 碳化硅的动态力学性能分析 |
| 3.5 本章小节 |
| 第4章 超声振动下的磨削力及材料去除研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 磨粒冲击作用的研究 |
| 4.2.1 磨粒冲击仿真 |
| 4.2.2 磨粒冲击对磨削力及材料去除的影响分析 |
| 4.3 超声振动对磨削力及材料去除的影响 |
| 4.3.1 磨粒运动学分析 |
| 4.3.2 单磨粒磨削仿真 |
| 4.4 超声参数对磨削力及材料去除的影响 |
| 4.4.1 超声频率对磨削力及材料去除的影响 |
| 4.4.2 超声振幅对磨削力及材料去除的影响 |
| 4.5 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位论文期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（9）双直驱伺服系统低速进给特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 微量进给机构的研究 |
| 1.3.2 直驱型永磁电机优化设计研究 |
| 1.3.3 进给系统动态特性研究 |
| 1.3.4 低速进给特性研究 |
| 1.3.5 低速进给系统速度波动研究 |
| 1.4 课题研究目的 |
| 1.5 课题研究内容 |
| 第2章 空心轴直驱电机电磁结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空心轴直驱电机设计要求 |
| 2.3 空心轴直驱电机电磁设计 |
| 2.3.1 转子磁路结构选择 |
| 2.3.2 电机主要基本尺寸的确定 |
| 2.3.3 电机极槽配合的选择 |
| 2.3.4 定子冲片设计 |
| 2.3.5 永磁体材料选择及磁钢用量 |
| 2.3.6 绕组设计 |
| 2.3.7 空心轴直驱电机电磁计算结果 |
| 2.4 基于有限元的空心轴直驱电机电磁特性仿真 |
| 2.4.1 空心轴直驱电机建模及网格划分 |
| 2.4.2 空载特性仿真 |
| 2.4.3 负载特性仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于遗传算法的空心轴直驱电机多目标优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空心轴直驱电机多目标优化 |
| 3.2.1 确定电机的优化目标和优化参数 |
| 3.2.2 优化拉丁超立方采样 |
| 3.2.3 有限元软件中实验样本点参数化计算 |
| 3.2.4 建立近似模型及多目标遗传算法寻优 |
| 3.2.5 优化前后结果对比 |
| 3.3 空心轴直驱电机样机试制 |
| 3.3.1 空心轴直驱电机结构设计 |
| 3.3.2 空心轴直驱电机样机制作及性能检测 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双直驱伺服系统结合部动刚度优化配置 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 进给系统多柔体动力学建模 |
| 4.2.1 双直驱伺服进给系统几何模型 |
| 4.2.2 进给系统结合部建模 |
| 4.2.3 建立整机有限元模型 |
| 4.3 进给系统动态特性分析及实验验证 |
| 4.3.1 进给系统振动模态分析 |
| 4.3.2 进给系统振动测试实验 |
| 4.4 进给系统结合部动刚度优化 |
| 4.4.1 确定优化目标 |
| 4.4.2 确定设计变量 |
| 4.4.3 基于正交试验和模糊相似优先比的协同优化 |
| 4.5 优化结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 双直驱伺服系统临界爬行速度研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双直驱伺服系统描述 |
| 5.2.1 机械传动系统动力学建模 |
| 5.2.2 控制系统建模 |
| 5.2.3 摩擦建模 |
| 5.3 双直驱伺服系统临界爬行速度仿真及结果分析 |
| 5.3.1 搭建仿真平台 |
| 5.3.2 工作台在丝杠中间位置处的恒定速度分析 |
| 5.3.3 工作台在丝杠中间位置处的变速度分析 |
| 5.4 双直驱伺服系统临界爬行速度实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 双直驱伺服系统速度波动特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 考虑速度波动的双直驱伺服系统建模 |
| 6.2.1 伺服电机电磁转矩及转矩波动分析 |
| 6.2.2 机械系统动力学建模 |
| 6.2.3 双直驱伺服系统控制策略 |
| 6.3 不同转速下的速度波动分析 |
| 6.3.1 伺服系统灵敏度分析 |
| 6.3.2 机械系统模态分析 |
| 6.4 仿真分析 |
| 6.5 实验验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文及参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）机床进给系统爬行机理分析与动力学仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 爬行现象 |
| 1.2.2 结合部 |
| 1.2.3 测试平台及其测控系统 |
| 1.3 本文的主要研究工作 |
| 第二章 进给系统爬行现象的建模分析与参数计算 |
| 2.1 进给系统爬行现象的建模分析 |
| 2.1.1 爬行现象的力学模型和机理研究 |
| 2.1.2 爬行现象的数学模型和影响因素分析 |
| 2.2 固定结合部参数的理论计算 |
| 2.3 运动结合部参数的理论计算 |
| 2.3.1 Hertz接触理论 |
| 2.3.2 丝杠螺母副结合部刚度的计算 |
| 2.3.3 导轨滑块副结合部刚度的计算 |
| 2.3.4 滚动轴承副结合部刚度的计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 运动结合部参数的识别试验与分析 |
| 3.1 模态参数识别试验理论 |
| 3.1.1 频响函数识别法 |
| 3.1.2 半功率带宽法 |
| 3.2 识别试验系统和试验步骤 |
| 3.2.1 试验模态分析测试系统 |
| 3.2.2 试验模态分析测试步骤 |
| 3.3 丝杠螺母副结合部参数识别试验 |
| 3.4 导轨滑块副结合部参数识别试验 |
| 3.5 滚动轴承副结合部参数识别试验 |
| 3.6 试验结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 进给系统刚柔耦合动力学模型的建立与分析 |
| 4.1 虚拟样机技术 |
| 4.1.1 ADAMS软件简介 |
| 4.1.2 应用ADAMS软件进行虚拟样机设计的流程 |
| 4.2 进给系统刚柔耦合动力学模型的建立 |
| 4.2.1 刚性体建模 |
| 4.2.2 柔性体建模 |
| 4.2.3 建立动力学仿真模型 |
| 4.3 动力学模型的仿真分析 |
| 4.3.1 切削载荷对爬行现象的影响 |
| 4.3.2 进给速度对爬行现象的影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 测试平台的测控系统设计与试验分析 |
| 5.1 测试平台总体设计方案 |
| 5.2 测控系统硬件设计 |
| 5.2.1 电机驱动电路设计 |
| 5.2.2 电机保护电路设计 |
| 5.2.3 气动控制电路设计 |
| 5.2.4 采集设备和传感器 |
| 5.3 测控系统软件设计 |
| 5.3.1 控制器软件设计 |
| 5.3.2 上位机软件设计 |
| 5.4 测量试验 |
| 5.4.1 切削载荷对爬行现象的影响分析 |
| 5.4.2 进给速度对爬行现象的影响分析 |
| 5.5 试验结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、机床进给爬行时的运动模型与振动方程（论文参考文献）
- [1]柔性超声振动辅助加工系统的设计及实验研究[D]. 杨光远. 吉林大学, 2021
- [2]GH4169高温合金超声辅助磨削仿真与试验研究[D]. 韩松. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]超精密竖直静压滑台设计及其精度控制方法研究[D]. 董婉娇. 东华大学, 2021
- [4]小型精密机床的多目标优化集成设计方法研究[D]. 赵强. 兰州理工大学, 2021(01)
- [5]数控机床高速导轨防护装置动态分析与实验研究[D]. 赵一号. 陕西科技大学, 2021(09)
- [6]焦炉推焦装置摩擦自激振动机理研究[D]. 陈俊君. 太原理工大学, 2020(01)
- [7]数控机床进给系统的非线性动力学分析[D]. 赵志爽. 石家庄铁道大学, 2020(04)
- [8]旋转超声机床动态特性分析及磨削力与材料去除研究[D]. 韩雷震. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]双直驱伺服系统低速进给特性研究[D]. 王兆国. 山东大学, 2019
- [10]机床进给系统爬行机理分析与动力学仿真[D]. 黄敏凯. 南京航空航天大学, 2019(02)