滾珠絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)電耦合特性的研究.pdf

1、伺服進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分,它的性能直接影響著機(jī)床的加工精度與加工效率,因此提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的性能具有重要意義。作為典型的機(jī)電系統(tǒng),伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一度采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,即機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)作為兩個(gè)分立的子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),最終將它們整合在一起調(diào)試、改進(jìn)。然而,伺服系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)是兩個(gè)子系統(tǒng)協(xié)同工作的結(jié)果,兩個(gè)子系統(tǒng)之間必然存在著某種耦合關(guān)系影響系統(tǒng)的整體性能,如果能在設(shè)計(jì)之初就將這種耦合作用考慮在內(nèi),那么對(duì)于提高伺服系統(tǒng)的性能

2、以及提高工作效率具有重要意義。
　　本文首先在剛體假設(shè)的條件下,建立了伺服進(jìn)給系統(tǒng)的理論模型(這里剛性假設(shè)指絲杠、軸承組等機(jī)械組件在系統(tǒng)工作過程之不發(fā)生橫向變形,只有軸向彈性變形),將機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特征與典型的控制系統(tǒng)結(jié)合起來,通過MATLAB仿真分析得到機(jī)械結(jié)構(gòu)因素,主要控制參數(shù)以及結(jié)構(gòu)因素和控制參數(shù)的組合伺服系統(tǒng)跟蹤誤差、幅值裕度以及帶寬的影響。
　　考慮到理論模型的局限性,如:不能考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)的變形、振動(dòng)以及質(zhì)量分布的

3、不均勻等實(shí)際問題對(duì)伺服系統(tǒng)性能造成的影響,本文進(jìn)一步建立了滾珠絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)的有限元模型,采用剛度矩陣的方式解決了軸承組、螺母等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建模,并通過靜力學(xué)仿真驗(yàn)證了機(jī)械模型的有效性。然后,在機(jī)械模型的基礎(chǔ)上,利用MATRIX27單元集成了PID控制回路,建立了滾珠絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)電耦合有限元模型。在耦合模型的基礎(chǔ)上,分析了移動(dòng)質(zhì)量變化及質(zhì)量分布對(duì)伺服系統(tǒng)性能的影響。
　　最后,為了對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,本文基于哈工大自主研制