滚珠丝杠副综合性能测量试验台测控系统设计及试验方法研究

摘要

本课题是在国家重大科技专项“高档数控机床滚动功能部件共性技术研发(2012ZX04002021)”的背景下，着重对滚珠丝杠副的传动精度、运动特性、热伸长及传动效率等性能进行研究，对比国内外产品，分析其影响因素，提高产品性能指标。
　　此综合性能检测试验方案是根据国内外丝杠加工生产厂家已有丝杠性能检测设备、丝杠各项性测量的基本方法原理、国家丝杠性能检测标准等制定。根据试验大纲对试验装置进行测控系统的搭建。测控系统的设计包括硬件设计和软件设计。硬件系统由驱动控制模块和数据采集模块两部分组成。
　　驱动控制模块选用西门子828D数控系统控制，配备交流伺服电机驱动测量工作台运动;数据采集模块选用工业控制计算机作为上位机，配置数据采集卡及计数卡对各类传感器信号进行采集存储操作。
　　软件设计是基于已有硬件设备，分别对驱动控制部分及数据采集分析单元设计对应软件系统。其中控制模块运用G代码编程控制，控制工作台在规定范围内以给定速度做往复运动;数据采集模块运用Visual Basic语言编制，实现了测量结果的实时曲线显示，数据存储及报表输出功能。
　　在测控系统完成的基础上，对外循环双螺母内包式滚珠丝杠副进行综合性能检测，依据检测规范对试验数据处理分析。根据丝杠性能评定标准判断其精度等级;评定其运动性能，即最大运行速度及加速度性能;针对丝杠热变形进行预拉伸求解分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 滚珠丝杠副综合性能测试研究现状

1．3 国内外滚珠丝杠副性能检测试验设备发展现状

1．4 课题意义与主要研究内容

1．4．1 课题背景及意义

1．4．2 课题主要研究内容

1．5 本章小结

2 滚珠丝杠副综合性能测量试验方案设计

2．1 精度测量方案设计

2．1．1 反向间隙测定

2．1．2 行程误差测量

2．2 滚珠丝杠副传动效率测量

2．2．1 输入力矩测量

2．2．2 摩擦力矩测量

2．2．3 效率测定

2．3 滚珠丝杠副热伸长测量

2．3．1 温升的测定

2．3．2 伸长量测定

2．4 振动测量与加速度测量

2．5 噪声测量

2．5．1 噪声值大小的评判标准

2．5．2 滚珠丝杠副运行噪声来源

2．5．3 噪声测量点位置设定

2．6 小结

3 滚珠丝杠副综合性能试验台硬件设计

3．1 试验台总体设计

3．2 试验台驱动模块设计

3．3 试验台安全防护设计

3．3．1 硬件限位开关设计

3．3．2 软件限位开关设计

3．3．3 急停按钮设计

3．4 试验台测试部分

3．4．1 精度测量

3．4．2 数据采集卡选取

3．4．3 加速度与振动检测

3．4．4 输入力矩测量

3．4．5 摩擦力矩测量

3．4．6 温度测量

3．4．7 噪声测量

3．4．8 温位移测量

3．5 抗干扰措施

3．6 小结

4 滚珠丝杠副综合性能试验台测控系统软件设计

4．1 滚珠丝杠副综合性能测量软件的总体设计

4．2 驱动控制软件设计

4．3 功能模块设计

4．3．1 程序认证

4．3．2 主窗体设计

4．3．3 数据采集模块

4．3．4 结果查询与输出模块

4．3．5 报表输出模块

4．4 小结

5 滚珠丝杠副综合性能试验数据分析

5．1 测试性能分析

5．1．1 滚珠丝杠副精度测量数据分析

5．1．2 行程误差测量数据分析

5．1．3 加速度测量数据分析

5．1．4 振动测量数据分析

5．1．5 噪声测量数据分析

5．1．6 热伸长测量数据分析

5．1．7 传动效率测量数据分析

5．2 测量结果评定

5．2．1 精度特性

5．2．2 运动特性

5．2．3 热伸长补偿

5．3 小结

6 总结与展望

6．1 论文工作总结

6．2 需要改进的方面

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文