毕设中期答辩-丝杠动态特性测量控制与数据处理

毕业设计中期答辩—丝杠动态特性测量控制与数据处理汇报人：周思荣指导教师：郭俊杰教授毕业设计任务书项目规划和进度项目完成情况前期工作总结后期工作安排毕业设计任务书项目名称：丝杠动态特性测量控制与数据处理项目目的：

了解丝杠动态特性检测技术的发展现状，学习高速丝杠综合检查仪的结构原理。并在此基础上，设计丝杠副动态特性检测试验台的结构，完成丝杠副动态特性指标的的测量，并评价其动态特性。项目意义：

通过对结构设计，计算机控制，数据处理，统计分析等多个相关领域的学习，提高综合应用已学知识分析问题解决问题的能力，学会独立从事科学研究的基本方法。毕业设计任务书主要工作内容：1、学习并了解丝杠动态特性测量系统的国内外现状。2、学习丝杠综合检测平台的结构原理。3、了解计算机数据采集接口与控制技术。4、设计并实施实验，测量并分析丝杠的动态特性，包括定位精度、重复定位精度、反向间隙等精度指标。5、开发相应的测量软件，对数据进行管理与统计处理。6、在此基础上，完成毕业设计论文，对研究与开发工作总结。项目规划和进度

项目完成情况英文文献翻译文章题目：丝杠传动动力学：低阶建模与试验主要内容：

丝杠传动的闭环性能通常是被共振所限制，在该共振中滑架在螺杆经受的纵向与扭转变形方向上运动。在本文中，作者开发的丝杠系统动力学模型解释了螺杆的分布式惯性与阻尼止推轴承、螺母和耦合关系。该分布参数模型丝杠传动系统使用了一个伽辽金步骤减少到一个低阶模型，进而通过在一对滚珠螺杆系统进行实验验证。该模型准确地预测了从电机的转矩到滑架位置的传递函数在有限右半平面零点的存在。粘弹性阻尼器纳入其中一个丝杠支承轴承在系统传递函数中产生了显著的确定性阻尼。A0图纸绘制试验台装配图项目完成情况研究背景1、随着数控机床向高速化发展，滚珠丝杠副出现温度上升，噪声增大，定位精度下降等现象，导致了滚珠丝杠传动精度下降、丝杠使用寿命缩短。2、目前国内高速滚珠丝杠副的发展水平和国外存在不小的差距，除原材料和加工设备的精度因素外，缺乏完善的试验检测手段是制约其发展的一个重要因素。3、丝杠副在实际运行中，动态特性对于其传动精度、使用寿命的影响最为重要和直接。项目完成情况国内外现状NSK公司开发了连续动态预紧力测量机，在检测过程中能够获得与实际滚珠丝杠副工作状态接近的各种性能数据，使用时，测试装置自动在高速状态下跑50个回合,然后转为低速进行自动测量和记录。山东大学刘剑研制了一套功能较为完善的滚珠丝杠副综合性能测试系统,该系统可以进行高速滚珠丝杠副的加速度、定位精度、温度这几个性能指标的测试与分析。南京理工大学洪宇开发的滚珠丝杠副综合性能测试系统可以实现定位精度、噪声、温度、加速度、等性能指标的动态检测。系统的软件采用LabVIEW编写,可以实现曲线测量、数据处理与分析、显示、存储和打印等功能。项目完成情况试验台结构设计试验台结构原理图：1、伺服电机2、花岗岩基座3、滚珠丝杠4、左轴承座5、光栅尺6、气浮导轨7、螺母8、连接机构9、工作台10、右轴承座项目完成情况试验台结构设计试验台三维模型：1、伺服电机2、左轴承座3、滚珠丝杠4、气浮导轨5、螺母6、连接机构7、工作台8、右轴承座9、花岗岩基座项目完成情况试验台结构设计试验台说明：1、试验台能够测量的丝杠长度范围为：300——2000mm；2、主轴滑台与基座之间是通过HEMA钳夹系统固定的；3、对于不同轴径的丝杠是通过一系列有不同内径的长轴承套与轴承座间接连接的；项目完成情况控制系统设计与搭建控制系统图长光栅伺服电机伺服驱动器运动控制器工业控制机TCP/IPY工控机项目完成情况控制系统设计与搭建测量仪器选择1、光栅尺：MX3X（生产厂家：德国RSF）测量长度2300mm；零位信号：每50mm一个；精度：±5um/米。2、光栅读数头：MS30.63-1M分辨率：1um双限位开关；5米导线。项目完成情况控制系统设计与搭建驱动元件选择伺服电机型号：AKM73Q-ANCNR-01（380V供电，电缆长度5米，生产商家科尔摩根）驱动器：S72401-NA制动电阻：2000W滤波器：480VAC，7A项目完成情况实验设计定位精度测量实验原理

滚珠丝杠副定位精度的测试采用标准检测循环测试方法。在测量行程内选择i个等间隔进行测量，循环测量j次。设滚珠丝杠编程中要达到的目标位置为Pi（i=1至m），在工作台第j次向第i个目标位置趋近由光栅尺测得的实际位置Pij(i=1至m；j=1至n)，则Pij与Pi的差值为一次定位的误差。得到定位误差数据后，根据GB/T17421.2-2000《数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》中的计算公式，计算滚珠丝杠副的定位精度、重复定位精度、位置偏差、反向差值等精度指标。

定位精度检测标准循环项目完成情况实验设计定位精度测量实验步骤1、选择目标位置在丝杠2000mm的行程上选择10个目标位置，目标位置均匀分布。2、循环测量

按照标准检验循环在所有目标位置上进行循环测量，每个目标位置在每个方向上测量5次。3、数据处理单向定位精度其中：单向平均位置偏差：单向定位标准不确定度估值：项目完成情况实验设计定位精度测量实验步骤某一位置的单向重复定位精度：某一位置的双向重复定位精度：其中，反向差值的绝对值：

项目完成情况实验设计反向间隙测量原理工作台初始位置为A点，首先转动滚珠丝杠副，运行距离a，消除这一方向的间隙值，工作台此时运行到B1点，读取此时的光栅尺的实际位置X1；再将工作台按同一方向移动距离b，此时工作台移动到C点；此后再将滚珠丝杠副反向运动，再一次运动距离b，由于此时滚珠丝杠副存在反向间隙，所以会产生一定角度的空转，此时工作台运行到B2点，读取此时的光栅尺实际位置值X2，读数X1与X2的差值就是滚珠丝杠副沿此方向在C点处的反向间隙值。反向间隙测量原理图项目完成情况实验设计反向间隙测量步骤1、设置工作台初始位置为任意点；2、转动滚珠丝杠副，运行距离50mm消除这一方向的间隙值；3、读取此时的光栅尺的实际位置X1；4、再将工作台按同一方向移动距离100mm，此后再将滚珠丝杠副反向运动，再一次运动距离100mm；读取此时的光栅尺实际位置值X2；5、计算反向间隙：Rc=X1-X2。6、重复步骤1到5，测量得到多个反向间隙值，取其平均值便可得到丝杠的反向间隙值。前期工作总结工作总结：学习了解了丝杠检查仪的结构原理，设计了丝杠动态特性测量试验台的结构；学习了试验台控制系统的构成及原理；通过查阅文