機床精度作為機床綜合性能的集中體現(xiàn)與評價指標,決定了一個國家制造業(yè)的整體水平。理想情況下,工作臺進行單軸平移運動時只有沿移動方向的一個自由度,但實際中,考慮到部件的幾何誤差、彈性變形等靜態(tài)誤差,以及驅動系統(tǒng)的插補誤差、伺服跟隨誤差、振動誤差等動態(tài)誤差時,移動副的真實運動具有空間六自由度。目前針對機床精度的檢測主要以準靜態(tài)為主,沒有考慮到速度,加速度等動態(tài)因素對精度造成的影響,不能完全代表機床在運行過程中的全部誤差,因此,找到速度特征或加速度特征與剛體空間運動之間的關系,對機床動態(tài)精度的檢測十分重要。運動幾何學中,活動標架及其微分公式以微分運動的方式考察點與直線的軌跡,可以將運動學與幾何學聯(lián)系起來。因此,如果能通過運動幾何學找到加速度特征與剛體空間運動軌跡與姿態(tài)的關系就能使通過加速度測量求解機床移動副動態(tài)精度成為可能。針對以上問題,本文應用運動幾何學理論,推導平面運動與空間運動中剛體上點的加速度與剛體角速度的關系、建立角速度與剛體姿態(tài)角的運動學模型,得到了加速度與剛體姿態(tài)角之間的非線性微分方程組。然后將其應用在姿態(tài)測量與誤差檢測中,討論了一種基于全加速度測量的移動副動態(tài)誤差檢測方法。不僅... 

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 論文研究背景與意義
    1.3 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 剛體運動幾何學理論
        1.3.2 機床空間誤差建模研究
        1.3.3 移動副靜態(tài)誤差測試方法
        1.3.4 移動副動態(tài)誤差測試方法
    1.4 本文的研究內容
2 平面運動幾何學加速度特征
    2.1 剛體平面運動描述的一般形式
        2.1.1 位置的描述
        2.1.2 姿態(tài)的描述
        2.1.3 位姿的描述
        2.1.4 基于齊次變換的剛體平面運動軌跡
    2.2 剛體平面運動描述的相伴形式
        2.2.1 平面Frenet標架
        2.2.2 平面曲線與曲線相伴
        2.2.3 動瞬心線
        2.2.4 定瞬心線
        2.2.5 拐點圓
    2.3 剛體平面運動角速度
    2.4 剛體平面運動角加速度
    2.5 剛體平面運動加速度瞬心
    2.6 剛體平面運動加速度特征
        2.6.1 速度瞬心與加速度瞬心連線點的加速度特征
        2.6.2 拐點圓上點的加速度特征
    2.7 平面全鉸鏈四桿機構算例
        2.7.1 位移方程的建立與求解
        2.7.2 角速度分析
        2.7.3 角加速度分析
        2.7.4 曲柄搖桿機構加速度瞬心
    2.8 平面曲柄滑塊機構算例
        2.8.1 位移方程的建立與求解
        2.8.2 角速度分析
        2.8.3 角加速度分析
        2.8.4 曲柄滑塊機構加速度瞬心
    2.9 本章小結
3 空間運動幾何學加速度特征
    3.1 剛體空間運動描述的一般形式
        3.1.1 位置的描述
        3.1.2 姿態(tài)的描述
        3.1.3 位姿的描述
        3.1.4 RPY角與歐拉角
        3.1.5 基于齊次變換的剛體空間運動軌跡
    3.2 剛體空間運動描述的相伴形式
        3.2.1 空間Frenet標架
        3.2.2 空間曲線與曲線相伴
        3.2.3 直紋面Frenet標架
        3.2.4 空間曲線與直紋面相伴
        3.2.5 瞬時螺旋軸
        3.2.6 定瞬軸面
        3.2.7 動瞬軸面
    3.3 剛體空間運動角速度
    3.4 剛體空間運動角加速度
    3.5 剛體空間運動加速度瞬心
    3.6 空間RCCC機構算例
    3.7 本章小結
4 加速度與角度運動學模型建立
    4.1 角速度求解方法一
    4.2 角速度求解方法二
    4.3 運動學微分方程建立
    4.4 空間RCCC機構驗證
        4.4.1 RCCC機構基本運動參數(shù)理論值求解
        4.4.2 RCCC機構進行運動學模型正解驗證
        4.4.3 RCCC機構進行運動學模型反解驗證
    4.5 本章小結
5 機床移動副動態(tài)精度測量應用
    5.1 加速度傳感器測量機床移動副動態(tài)精度
        5.1.1 測量儀器
        5.1.2 三點測量模型
    5.2 激光干涉儀測量機床移動副準靜態(tài)誤差
        5.2.1 測量儀器
        5.2.2 準靜態(tài)測量模型
    5.3 加速度信號的分析
        5.3.1 加速度信號預處理
        5.3.2 加速度數(shù)據(jù)二次積分
    5.4 試驗結果對比
    5.5 移動副不變量誤差比較
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]機床工作臺精度測試的球桿儀空間PPSPS機構方法[J]. 李曉鵬,王智,王德倫.  組合機床與自動化加工技術. 2019(02)
[2]基于雙目視覺的數(shù)控機床動態(tài)輪廓誤差三維測量方法[J]. 劉巍,李肖,李輝,潘翼,賈振元.  機械工程學報. 2019(10)
[3]移動副離散誤差運動的不變量評價方法[J]. 王德倫,吳煜,王智,董惠敏.  機械工程學報. 2018(23)
[4]五軸數(shù)控機床空間定位精度改善方法研究現(xiàn)狀[J]. 李杰,謝福貴,劉辛軍,梅斌,董澤園.  機械工程學報. 2017(07)
[5]數(shù)控機床幾何誤差測量研究現(xiàn)狀及趨勢[J]. 杜正春,楊建國,馮其波.  航空制造技術. 2017(06)
[6]五軸數(shù)控機床動態(tài)精度檢驗試件特性研究[J]. 王偉,陶文堅,李晴朝.  機械工程學報. 2017(01)
[7]數(shù)控機床幾何精度的位姿測量原理[J]. 李海濤,郭俊杰,鄧玉芬,王金棟,何欣榮,王興.  西安交通大學學報. 2016(11)
[8]基于時變特性的數(shù)控機床綜合誤差建模方法[J]. 李杰,劉辛軍,謝福貴,李衛(wèi)東,朱紹維.  科技導報. 2016(02)
[9]球桿儀安裝誤差對機床圓測試精度的影響[J]. 盧紅星,楊建國,項四通.  上海交通大學學報. 2015(09)
[10]“S”形試件的五軸數(shù)控機床綜合動態(tài)精度檢測特性研究[J]. 杜麗,張信,王偉,付振華,石榮波.  電子科技大學學報. 2014(04)

博士論文
[1]回轉副離散運動的不變量及其精度研究[D]. 王智.大連理工大學 2018
[2]機構離散運動幾何學研究[D]. 汪偉.大連理工大學 2016
[3]面向大型精密工程的六自由度測量技術研究[D]. 高揚.天津大學 2017
[4]數(shù)控機床綜合幾何誤差的建模及補償研究[D]. 李小力.華中科技大學 2006
[5]多軸數(shù)控機床精度建模與誤差補償方法研究[D]. 粟時平.中國人民解放軍國防科學技術大學 2002

碩士論文
[1]基于球桿儀機構學模型的機床精度檢測研究[D]. 李曉鵬.大連理工大學 2018



本文編號：3649241