论文题目: 多工位全自动动平衡机设计方法及关键技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 刘健
导师: 潘双夏
关键词: 多工位全自动动平衡机,电机转子,可重构产品设计,模块划分,动力学建模,小信号测量,去重建模,协调控制,物理样机
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文结合国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目“超高精转子动平衡自动校正关键技术的研究(2002AA421110)”和浙江省重大科技攻关项目“动平衡去重集成关键技术研究及其产业化开发(021101566)”的研究，在综合分析国内外动平衡机行业发展、相关技术的研究现状及其存在问题的基础上，以研发高精度、高效、柔性化及低成本的多工位全自动动平衡机为目标，对其关键共性技术和计算机辅助设计方法进行了研究。主要研究内容及成果如下： (1)动平衡机转子——支承系统动力学建模及标定方法研究。系统固有频率和灵敏度是影响动平衡机性能的关键参数，在动平衡机转子——支承系统动力学模型的基础上，对系统固有频率和灵敏度的影响情况进行了定量分析，提出了改善动平衡机精度的切实可行措施，为动平衡机支承、驱动以及传感器的选型、设计提供指导；系统研究、分析了各种标定方法及其系统误差，以统一的矩阵形式给出目前动平衡机存在的四种标定方法——永久标定法、影响系数法、复影响系数法以及多元线性回归法的理论公式，并提出了基于转速学习的永久标定方法，提高了传统永久标定法的精度。 (2)动平衡机数字信号处理方法研究。系统研究了动平衡机不平衡信号提取方法和滤波方法，指出了整周期采样的重要性，并提出了降低提取误差的策略；动平衡测量系统的关键在于去除干扰的滤波器设计，提出了确保高精度幅值和相位提取并具有自适应能力的数字跟踪窄带滤波方法，提高了小信号测量的精度和稳定性，减小了动平衡机最小可达剩余不平衡量；同时给出了该滤波器与时域同步平均、Chebyshev窄带通滤波、整系数带通滤波、自适应滤波及谐波小波滤波六种数字滤波器的传递函数，详细讨论了它们在动平衡测量中的应用情况，从实用性角度对其滤波性能和实现方法进行比较分析，提出了动平衡机数字滤波方法的选型依据；并分析了转子转速波动对动平衡精度的影响，指出了高精度动平衡机对转速稳定的要求。 (3)动平衡去重建模与自动对刀技术研究。针对电机转子的自动动平衡校正，对R型铣削和V型铣削校正方式进行了研究。考虑去重质量在转子周向、径向、轴向的分布以及圆周上分布的槽对实际去除不平衡量的影响，建立了精确的R型铣削去重模型：以去除金属量最少为目标函数，建立了单排刀具和多排刀具的V型铣削去重模型；并开发了两种去重方式的智能规划系统；提出并
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的提出及意义
1.1.1 转子的轻量化、高速化的发展，需要高精度的动平衡测量技术
1.1.2 产品品质一致性、质量管理及国际竞争的要求
1.1.3 测控技术数字化、智能化、网络化以及相关技术的发展
1.1.4 动平衡机计算机辅助设计方法的需求
1.2 国内外动平衡机行业及相关技术发展及趋势
1.2.1 国内外动平衡机及其行业发展现状
1.2.1.1 动平衡机的历史
1.2.1.2 国外动平衡机及其行业的发展现状
1.2.1.3 国内动平衡机及其行业的发展现状
1.2.2 国内外动平衡机理论、技术研究现状
1.2.2.1 动平衡机支承系统动力学
1.2.2.2 动平衡测试技术
1.2.2.3 动平衡自动校正系统集成技术
1.2.3 产品设计方法相关技术发展现状
1.2.3.1 可重构产品设计
1.2.3.2 产品定制设计
1.2.3.3 模块化设计
1.3 当前存在的问题和不足
1.4 论文主要研究内容和研究思路
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 研究思路
1.5 论文的组织
第二章 整机系统分析及设计策略研究
2.1 前言
2.2 产品建模
2.2.1 系统需求分析
2.2.2 产品布局设计及功能结构单元模块划分
2.2.2.1 产品布局设计
2.2.2.2 产品功能结构单元模块划分
2.2.3 产品模型
2.3 主要单元模块分析
2.3.1 测量单元
2.3.1.1 系统分析
2.3.1.2 动平衡部件和指标之间的关系矩阵
2.3.2 校正单元
2.3.2.1 去重单元
2.3.2.2 转相单元
2.3.3 机械手传送单元
2.4 系统总体目标、措施及设计策略
2.4.1 总体目标及相应措施
2.4.2 产品设计策略
2.5 本章小结
第三章 动平衡机转子—支承系统动力学建模及标定方法研究
3.1 引言
3.2 动平衡机转子—支承系统动力学建模
3.2.1 系统固有频率
3.2.2 系统的响应
3.3 动平衡机转子—支承系统仿真分析
3.3.1 硬支承系统固有频率和灵敏度影响分析
3.3.1.1 系统固有频率影响分析
3.3.1.2 系统灵敏度影响分析
3.3.2 软支承系统固有频率和灵敏度影响分析
3.3.2.1 系统固有频率影响分析
3.3.2.2 系统灵敏度影响分析
3.4 动平衡机标定方法研究
3.4.1 永久标定法
3.4.2 影响系数法
3.4.3 复(矢量)影响系数法
3.4.4 多元线性回归法
3.4.5 对比分析及应用特点
3.5 本章小结
第四章 动平衡机数字信号处理方法研究
4.1 引言
4.2 动平衡机信号特点
4.3 不平衡量提取方法
4.3.1 原理
4.3.2 对比分析
4.4 动平衡数字滤波方法
4.4.1 时域同步平均滤波
4.4.2 Chebyshev IIR窄带通数字滤波
4.4.3 简单整系数带通数字滤波
4.4.3.1 整系数递归带通数字滤波器设计
4.4.3.2 整系数递归带通数字滤波器的实现
4.4.4 数字跟踪滤波方法
4.4.4.1 开关电容模拟滤波器
4.4.4.2 数字跟踪窄带滤波器的实现
4.4.4.3 仿真与实验
4.4.5 自适应滤波
4.4.6 小波变换技术
4.4.6.1 小波变换消噪原理
4.4.6.2 谐波小波滤波
4.4.7 分析、比较
4.5 转速对相位测量的影响分析
4.6 本章小结
第五章 全自动动平衡机高精度去重建模与自动对刀技术研究
5.1 引言
5.2 校正方式类型
5.3 R型铣削模型
5.3.1 去重建模
5.3.2 转子圆周上槽分布的影响
5.3.3 去重质量轴向分布的影响
5.3.4 智能规划
5.4 V型铣削模型
5.4.1 去重建模
5.4.1.1 单排铣刀
5.4.1.2 两排铣刀
5.4.2 智能规划
5.5 刀具参数选择
5.6 高精度刀具自动定位技术
5.7 本章小结
第六章 基于可重构的多工位全自动动平衡机测控系统
6.1 引言
6.2 多工位全自动动平衡机测控系统的要求
6.3 多工位全自动动平衡机测控系统体系结构
6.4 系统协调控制策略
6.4.1 动作级协调
6.4.1.1 气动系统动力回路设计
6.4.1.2 气动系统控制回路设计
6.4.2 系统级协调
6.5 系统软件实现
6.5.1 人机交互界面模块
6.5.2 平衡质量管理模块
6.5.3 与企业信息网的集成
6.6 本章小结
第七章 全自动动平衡机快速设计平台及样机开发与试验
7.1 引言
7.2 设计平台体系结构
7.2.1 平台目标
7.2.2 平台设计原则
7.2.3 平台体系结构
7.3 主要功能模块实现
7.3.1 总体方案及简要布局方案设计模块
7.3.2 关键部件设计模块
7.3.3 动态性能分析模块
7.3.4 测量系统设计与仿真模块
7.3.5 PDM模块
7.3.5.1 产品结构模型
7.3.5.2 产品结构配置
7.4 样机开发与测试
7.4.1 物理样机
7.4.2 性能测试
7.4.2.1 最小可达剩余不平衡量测试
7.4.2.2 不平衡量减少率校验
7.4.2.3 一次不平衡去重率测试
7.5 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 全文内容总结
8.2 研究展望
参考文献
附录A 样机图片
附录B 应用证明
攻读博士学位期间发表的论文及科研工作
致谢
发布时间: 2006-11-22
参考文献
- [1].新型立式动平衡机的研制与工件动不平衡量的测量[D]. 李顶根.华中科技大学2004
- [2].高精度硬支承动平衡机通用测量系统的研究与实现[D]. 李传江.上海大学2014
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- [7].飞行器动平衡测试技术的实验研究[D]. 赵钧.哈尔滨工业大学2007
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