本文關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的熱誤差補(bǔ)償技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)正朝著高效率、高質(zhì)量、高精度、高智能、高集成化方向發(fā)展,精密和超精密加工技術(shù)已成為高端裝備制造業(yè)中最重要的組成部分。隨著精密和超精密加工機(jī)床的快速發(fā)展,影響機(jī)床加工精度的因素備受廣泛關(guān)注,研究表明,高精度數(shù)控機(jī)床的熱誤差已占機(jī)床綜合誤差的%70%40-,是影響機(jī)床加工精度的主要原因,因此研究數(shù)控機(jī)床的熱誤差補(bǔ)償技術(shù)對(duì)提高機(jī)床加工精度具有十分重要的意義。本文以LGMazak VTC-16A立式加工中心的電主軸及滾珠絲杠副為研究對(duì)象,使用有限元軟件對(duì)二者的溫度場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行分析研究,借助模糊聚類與灰色關(guān)聯(lián)相結(jié)合的方法尋找最佳溫度測(cè)點(diǎn),以GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)建立熱誤差預(yù)測(cè)模型,通過誤差補(bǔ)償系統(tǒng)減小溫度波動(dòng)對(duì)機(jī)床加工精度的影響。研究?jī)?nèi)容如下:(1)介紹熱傳遞的基本形式,在傳熱學(xué)基礎(chǔ)上推導(dǎo)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和瞬態(tài)溫度場(chǎng)的有限元方程,建立熱—結(jié)構(gòu)耦合的電主軸單元及滾珠絲杠副有限元分析模型,利用有限元法研究二者在特定轉(zhuǎn)速下的溫度場(chǎng)變化規(guī)律,并對(duì)溫度變化敏感的位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,經(jīng)計(jì)算顯示仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)誤差約為4%,說明仿真所得溫度場(chǎng)對(duì)電主軸單元及滾珠絲杠副的熱態(tài)特性研究具有可行性。(2)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得機(jī)床關(guān)鍵部件11個(gè)位置的溫度變化情況,借助模糊聚類與灰色關(guān)聯(lián)分析相結(jié)合的方法選出3個(gè)最佳溫度測(cè)點(diǎn)。溫度測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化,減少了溫度傳感器的數(shù)量,降低了傳感器之間的耦合作用,縮短了建模所需的時(shí)間。(3)分別采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法建立熱誤差預(yù)測(cè)模型,對(duì)比兩種方法的預(yù)測(cè)效果表明:GA-BP預(yù)測(cè)模型具有建模時(shí)間短、預(yù)測(cè)精度高、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn),并以GA-BP網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)對(duì)機(jī)床熱誤差進(jìn)行補(bǔ)償,實(shí)驗(yàn)證明該模型的熱誤差補(bǔ)償率為%46.64,補(bǔ)償效果良好。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控機(jī)床 溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化 熱誤差 溫度場(chǎng) 補(bǔ)償技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 機(jī)床熱誤差補(bǔ)償技術(shù)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 高速電主軸熱誤差研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 滾珠絲杠副熱誤差研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本課題研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線14-16
• 1.3.1 本課題研究的具體內(nèi)容14-15
• 1.3.2 本課題研究的技術(shù)路線15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-18
• 第2章 熱力學(xué)有限元分析理論18-28
• 2.1 熱傳遞的基本形式18-20
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)18-19
• 2.1.2 熱對(duì)流19
• 2.1.3 熱輻射19-20
• 2.2 有限元熱分析理論20-27
• 2.2.1 溫度場(chǎng)與溫度梯度20-21
• 2.2.2 導(dǎo)熱微分方程及定解條件21-23
• 2.2.3 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)有限元計(jì)算法23-26
• 2.2.4 瞬態(tài)溫度場(chǎng)有限元計(jì)算法26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的熱態(tài)特性分析28-46
• 3.1 高速電主軸單元的熱態(tài)特性分析28-40
• 3.1.1 高速電主軸單元的結(jié)構(gòu)28-29
• 3.1.2 高速電主軸單元的熱源分析29
• 3.1.3 高速電主軸單元的冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)分析29-30
• 3.1.4 高速電主軸單元的發(fā)熱量計(jì)算30-31
• 3.1.5 高速電主軸單元的傳熱機(jī)理分析31-35
• 3.1.6 高速電主軸單元的溫度場(chǎng)有限元分析35-40
• 3.2 滾珠絲杠副的熱態(tài)特性分析40-45
• 3.2.1 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)40
• 3.2.2 滾珠絲杠副的熱源分析40
• 3.2.3 滾珠絲杠副的溫度場(chǎng)有限元分析40-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第4章 數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的熱誤差溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化46-58
• 4.1 溫度傳感器的選擇46
• 4.2 溫度傳感器的布置原則46-47
• 4.3 溫度測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化方法47-48
• 4.4 模糊聚類與灰色關(guān)聯(lián)分析法的應(yīng)用48-57
• 4.4.1 模糊聚類概述48-50
• 4.4.2 灰色理論簡(jiǎn)介50-52
• 4.4.3 基于模糊聚類與灰色關(guān)聯(lián)分析的溫度測(cè)點(diǎn)優(yōu)化52-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第5章 數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的熱誤差補(bǔ)償技術(shù)58-72
• 5.1 數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的熱誤差建模與優(yōu)化58-67
• 5.1.1 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱誤差建模58-61
• 5.1.2 基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱誤差建模61-67
• 5.1.3 兩種模型的精度對(duì)比67
• 5.2 數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的熱誤差補(bǔ)償技術(shù)研究67-70
• 5.2.1 機(jī)床熱誤差補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)68
• 5.2.2 機(jī)床熱誤差補(bǔ)償效果分析68-70
• 5.3 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 作者簡(jiǎn)介79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果79-80

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本文編號(hào)：337343