高精度数控联动回转工作台关键技术的研究

论文摘要

随着科学技术的发展和社会进步,数控机床正朝着高速、高精度多轴联动数控机床方向发展,国际上把多轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。其中高精度数控联动回转工作台是多轴联动数控机床关键部件之一。因此高精度多轴数控工作台结构技术的研究是各国研究竞争的重点。本论文以“高精度数控联动回转工作台关键技术研究”为课题,通过研究设计了一种经济适用的高精度数控联动回转工作台方案;经过理论研究构建了高精度数控回转工作台数学建模;并对数控联动回转工作台控制策略进行了研究;最后利用有限元对系统关键的齿轮齿条副进行了优化设计。该课题的研究为高精度数控联动回转工作台技术进步进行了富有意义的探索。该课题主要创新点:⑴通过对国内外相关技术的研究,首先探讨设计了5种高精度数控联动回转工作台,再通过比较分析研究,确立了一种经济适用的高精度数控联动回转工作台方案——伺服液压驱动齿轮齿条副回转工作台。⑵通过研究设计了一种新型数字驱动控制阀,为高精度数控联动回转工作台驱动提供了条件。⑶将模糊理论与PID控制方法有机的结合起来,探讨了高精度数控联动回转工作台控制策略,为后续的实施电路设计奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 课题来源与研究的重要意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第二章 数控工作台传动方案设计
• 2.1 数控工作台的结构类型
• 2.1.1 双转台型
• 2.1.2 双摆头型
• 2.1.3 摆头及转台型
• 2.2 高精度数控回转工作台实现的途径
• 2.2.1 滚动齿蜗轮蜗杆副回转工作台
• 2.2.2 直接传动电机驱动回转工作台
• 2.2.3 伺服电机驱动齿轮齿条副回转工作台
• 2.2.4 伺服液压驱动齿轮齿条副回转工作台
• 2.2.5 双电机驱动蜗轮蜗杆副回转工作台
• 2.3 设计方案分析
• 第三章 高精度数控回转工作台数学建模
• 3.1 高精度多轴联动回转工作台系统分析
• 3.2 双液压伺服驱动齿轮齿条回转台系统建模
• 3.2.1 双缸液压驱动系统数学建模
• 第四章 数控联动回转工作台控制策略的研究
• 4.1 系统控制策略的选择
• 4.2 系统控制算法（控制器）选择
• 4.3 PID 控制算法
• 4.3.1 PID 控制算法基本原理
• 4.3.2 数字PID 采样周期选择
• 4.3.3 数字PID 参数整定选择
• 4.4 模糊控制
• 4.4.1 模糊控制基本理论
• 4.4.2 模糊控制器构成及工作过程
• 4.5 系统模糊PID 算法设计
• 第五章 有限元分析基础
• 5.1 有限元分析的基本思想
• 5.1.1 有限元的构模技术
• 5.1.2 有限元的实施过程
• 5.1.3 有限元的数据前处理
• 5.1.4 有限元的数据后处理
• 第六章 齿轮齿条副优化设计
• 6.1 齿轮齿条副传动实体建模
• 6.1.1 接触问题的基本理论概述
• 6.1.2 齿轮齿条副实体模型
• 6.2 齿轮齿条副传动有限元分析
• 6.2.1 定义单元类型、材料特性
• 6.2.2 定义网格划分控制
• 6.2.3 生成网格
• 6.3 给定约束边界条件、施加载荷
• 6.3.1 定义求解和载荷步选项
• 6.3.2 齿轮齿条副接触应力分析
• 6.4 接触应力的理论解与有限元分析对比
• 6.5 啮合过程中轮齿间载荷分配情况的分析
• 总结
• 参考文献
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢