数控机床进给系统的空载功率模型和空载功率影响因素分析

在分析数控机床关联部件能量消耗的基础上,建立数控机床进给系统的功率模型,研究进给系统的空载功率特性和影响空载功率的因素,并对1台数控机床进行仿真分析和实验验证。结果表明,进给系统的空载功率与进给速度是单调递增的二次函数关系,进给速度和负载质量影响进给系统的空载功率,但是负载质量对空载功率的影响极小。仿真分析及实验验证结果证明模型是有效的。     

发动机前端附件带传动系统功率损失的仿真分析

为了深入理解发动机前端附件带传动系统功率损失及其影响因素,通过多体动力学仿真计算某附件传动系统的功率损失。通过试验测定了某型皮带的力学特性参数,据此在Adams软件中建立了系统仿真模型。结合模型阐述了计算附件传动系统功率损失的基本方法与过程。通过仿真计算得到了系统功率损失,研究了预张力、负载、转速和加速度等因素对功率损失的影响。结果表明:功率损失随预张力、负载、转速单调递增,随加速度的变化较小。推算了该系统在一种典型工况下因功率损失造成的油耗。通过开展空载台架试验对比证实了计算模型与方法的正确性。     

基于功率流的鼓风机隔振参数研究

应用功率流理论对鼓风机隔振系统中的参数对基础振动的影响进行研究。将鼓风机隔振系统简化为单层隔振系统的功率流隔振模型,依据电-力类比的方法,通过编写的Matlab应用程序,计算并绘制了质量块质量变化和基础区域面密度对传递到基础的功率流和振动速度的影响曲线。研究表明:增加质量块质量对基座振动速度和功率流有明显地降低,增加基础区域面密度有利于隔振。     

直线电机进给系统机械系统动态特性研究

为了获得满意的运动精度,针对以往直线电机进给系统研究中被忽略的机械系统动态特性,利用达朗贝尔原理建立了机械系统的动力学模型,对直线电机进给实验台的机械系统动态特性及影响因素进行了理论分析和实验测试,同时分析讨论了机械系统频率特性对进给系统运动精度的影响。结果表明:尽管直线电机进给系统机械环节结构简单,但依然具有复杂的动态特性,影响系统运动精度;伺服控制速度环增益越高,机械系统进给方向固有频率越高;随着进给速度的提高,工作台各方向振动频率与幅值均增大,当速度提高1倍时,俯仰振动和偏摆振动致使工作台产生的位移波动增大2倍。     

木工钻床空载功率

通过木工钻床主轴转数及木工钻床三角皮带压轴力等对钻床空载功率影响的实验研究，分析出了钻床空载功率的理论计算依据，为木工机床设计提供了参考。     

压水堆功率调节系统动态特性仿真研究

采用SIMULINK仿真平台,建立压水堆功率调节系统的仿真模型,对其进行时域分析,分析其单位阶跃响应,验证系统的性能指标是否满足要求.同时在同一功率定值下引入阶跃和斜坡反应性扰动,采用PID控制方案研究功率控制系统的动态特性和控制效果,并对传递函数进行优化.通过计算反应性扰动下的堆功率响应,了解系统的稳定特性、调节品质和系统各环节参数对系统的影响,为功率调节系统性能改进提供了参考.系统仿真分析表明:k=0.6时调节系统不仅能很好地克服反应性扰动,又具有良好的随动特性.     

高速开关阀用于滚珠旋压速度控制系统的研究

在滚珠旋压过程中,滚珠旋压机轴向力不断变化会使进给速度发生变化,而进给速度稳定与否直接影响着旋压精度。针对以上问题搭建了由高速开关阀代替伺服阀的新型液压速度控制系统,来控制旋压的进给速度。根据液压系统数学关系搭建Simulink仿真模型,得到占空比与负载对液压缸速度的影响情况,并在AMEsim中引入PID控制进行仿真,仿真结果表明此方法可以消除变化的负载对速度的影响,使进给速度达到稳定,实现提高滚珠旋压精度的目的。     

基于功率键合图的跳汰机交流液压系统建模与仿真

以圆形跳汰机交流液压系统为对象,建立了单相交流液压工作单元负载升程和回程工况下的功率键合图模型,推导了系统状态方程,并结合实际参数利用MATLAB/Simulink工具箱对其进行了仿真模拟,得到了工作液压缸负载速度和工作压力动态特性曲线,为交流液压系统优化设计和性能评估提供了一种新途径.     

永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统

针对永磁同步电机驱动系统,提出矢量控制结合转子磁场定向矢量控制的理论,采用模型参考自适应构造电机转速观测器,间接得到转速的估算值,并在空载、带载、突加以及突减负载的条件下分析系统动态和稳态的性能,实现无速度传感器技术下的速度辨识及永磁同步电机电压空间矢量驱动控制.研究结果表明:在电机空载、带载、突加以及突减负载的条件下,速度辨识系统有很好的速度跟随性,速度响应比较迅速,动态性能良好.     

铣削过程多源扰动影响下直线电机推力电流频谱特性分析

针对机床实际铣削过程中进给系统受多源、多频扰动影响,特别是直驱进给系统由于"零传动"特性,运动精度受外界扰动影响更为显著的问题,研究了机床加工过程多源扰动机理、频谱特征及其影响下直线电机进给系统推力电流频谱特性,综合分析了铣削过程中刀具-主轴系统的多源扰动,建立了考虑刀具偏心跳动的铣削力模型、主轴离心力模型、主轴轴承振动模型,并分析多源扰动频谱特性。表征了多源扰动激励下直线电机进给系统输出位移波动特性,并在直线电机驱动的VMC0865机床上完成单轴进给切削实验。实验结果表明:在进给速度为1 500mm/min、主轴转速为5 000r/min、切宽为2mm、切深为2mm的情况下,X轴位移波动均方值从0.36μm增加到0.81μm,推力电流均方值从0.94A增加到1.15A;推力电流增加了主轴转频及其倍频、分频、边频的谐波成分;切削力会影响进给系统运动精度,从而影响零件加工质量和加工精度,验证了切削过程对直线电机进给系统推力电流频谱特征的影响;对比了不同切削参数对进给系统推力电流频谱特征的影响,明确了主轴转速是对推力电流频谱特征最为显著的切削参数。该研究对于直驱进给系统控制算法改进与加工参数选择具有重要指导意义。     

考虑非线性弹性力的滚珠丝杠系统分岔与混沌特性分析

应用弹性力学位移法及Galerkin法建立了数控机床进给系统滚珠丝杠的数学模型,指出非线性弹性力作用下的滚珠丝杠系统可以用有阻尼的Duffing方程来描述,并用林滋-庞加莱奇异摄动法求得系统的自由振动二次近似解析解.通过参数辨识仿真及试验研究对模型进行验证,发现在进给系统运动过程中,受轴向力、径向力、扭矩等多种载荷作用的影响,滚珠丝杠系统会发生非线性振动,出现分岔及混沌现象,系统刚度随工作台位置的不同而变化,呈现出非线性规律,使运行中的系统固有频率不稳定.根据工作台振动加速度时间序列和频谱图存在的混沌特征,断定进给系统是一个非线性动力学系统,可为数控机床的动态系统辨识提供依据.     

多条件数控铣床切削振动控制

为了合理控制铣削过程中产生的振动,利用切削振动信号、机床主轴电机功率和主轴转速信号等多控制条件,设计了数控铣床切削振动控制系统。对VMC850数控铣床切削振动信号进行了检测,通过时域和频域分析确定了均方根和功率谱密度等数控机床切削振动控制的参量的阈值和切削加工参数的回避值;结合主轴电机的功率和主轴转速等信息,对机床切削参数进行了控制,实现了对进给速度和主轴转数的智能控制。该控制系统的使用,提高了数控机床的振动控制能力。     

螺旋锥齿轮数控展成轨迹生成及直接插补算法

给出了螺旋锥齿轮五坐标NC展成加工运动和直接插补算法，该直接插补算法以NC原理上的最小步长逼近展成轨迹，可获最大展成运动精度，在综合考虑展成允许误差，机床动力特性及伺服驱动能力的基础上，给出了进给速度的限制修正及平滑处理算法，该算法可作为螺旋锥齿轮数控机床数控系统核心处理算法。     

基于振动信号时域分析法的铣齿机故障诊断

高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机在铣齿加工过程中存在振动现象明显、稳定性差、加工精度低,所加工的工件齿面有振纹等技术问题。为了解决这些问题,通过对铣齿机的结构和切削受力进行分析,建立了铣齿机刀具主轴系统的振动模型。依据振动模型设计了基于铣齿机的振动测试实验方案;并完成了振动信号的采集。在信号处理中,为了从实验数据中解析出故障特征信息,采用了时域分析法中的波形诊断方法和数值分析诊断方法。根据振动信号的时域分析结果,得出了机床产生振动的根源,即机床主轴存在轻微的不平衡、主轴前轴承存在损伤和刚度不足的问题。研究结果为机床结构的优化设计提供了参考依据。     

高速进给条件下数控机床圆轨迹运动的激光非接触法误差分析

提出一种检测加工中心在高速进给条件下精度的非接触方法.以三轴加工中心为例,介绍了这种方法的数学理论基础.利用两个激光干涉仪分别测出加工空间XY、YZ和XZ平面内的坐标值和半径误差等信息,把这些数据代入已经建立的数学模型中,程序即可自动计算出机床的静态和动态误差.该方法检测时的进给速度是接触法的6倍,更适用于现代高速进给机床的精度检测,而且检测精度比接触法高,检测范围更宽.     

非圆车削高频响应进给系统的结构设计与分析

基于非圆切削对径向进给系统的要求,选用直线伺服电机直接驱动方式,进行非圆切削数控车床径向进给系统的结构设计,分析了刀架和工作平台两个关键结构件的力学性能,并通过活塞环、椭圆和正六边形3个特殊非圆截面零件车削时的速度和加速度特性试验,对设计的进给系统进行了切削性能分析.结果表明,设计的数控车床径向进给系统具有较高的频率响应特性,满足非圆截面零件高速车削加工的要求.     

并联机床支链刚度及载荷的确定方法

给出了并联机床各支链等效的非线性刚度及栽荷的确定方法。首先建立了考虑关节接触变形的并联机床数值分析模型，然后将实验获得的并联机床末端变形数据引入分析模型中，得到一组关于并联机床支链等效刚度的非线性方程组，并提出了非线性刚度矩阵的线性化求解方法。求得并联机床的支链刚度及栽荷后，将支链视为串联机构，可以进一步获得支链上各关节的刚度和栽荷，为并联机床整机的静态和动态性能分析奠定基础。实例计算结果表明了该方法的有效性。     

稳流量式变量泵——节流阀调速回路特性研究

本文从调速回路的基本原理出发,分析了稳流量式轴向变量柱塞泵的控制特性,建立了该回路的数学模型。并用方块图与反馈控制理论导出了这种调速回路速度刚性的数学表达式,估算了由负载引起的速度误差。文章最后指出有关速度刚性的表达式及其影响因素也适于用于其他型式的稳流量泵回路。虽然组合机用自驱式动力头已被淘汰,但作为其进给动力源的该调速回路,由于其速度刚性和效率均高,仍将有广泛的用途。     

基于目标跟踪法的椭圆曲线插补和加减速算法研究

目的 满足椭圆曲线加工高速、高精度要求.方法 深入研究目标跟踪法对椭圆曲线的精确插补,算法结合弓高误差约束,能随椭圆曲线曲率自适应调整进给速度.提出了一种新的三次样条曲线加减速控制方法,该方法使加加速度呈线性变化,极大地减小了加工过程对数控机床造成的冲击.最后采用MATLAB进行实例仿真和性能验证分析.结果 该方法在椭圆轨迹插补过程中,插补最大轮廓误差不大于一个脉冲当量（0.001 mm）,切削进给速度基本保持恒定.结论 该算法运算速度快、误差小,实现了高速、高精度要求.