滚珠丝杠是电液伺服设备中的关键传动部件,其结构设计会直接对力学性能产生影响并进一步影响其传动的稳定性与工作寿命。为了实现滚珠丝杠的快速设计建模与装配,探索滚珠丝杠副接触力学性能,研究滚珠丝杠副力学响应,基于Python语言,对ABAQUS软件进行了二次开发,实现了滚珠丝杠副的参数化建模与有限元仿真,通过ABAQUS求解器对滚珠丝杠副系统进行了静力学分析,研究滚珠承载情况以及螺母结构对其受载的影响。结果表明基于Python的ABAQUS的二次开发,可以实现滚珠丝杠副有限元参数化建模和静力学分析的全过程,为后续研究螺母返向器的结构设计优化与滚珠丝杠材料选取提供了数据与方法。

为解决泵控单出杆液压缸存在的面积不对称以及电动缸功率密度低等问题,提出采用闭式泵控液压马达代替伺服电机驱动滚珠丝杠的新型液压回转-机械直线执行器系统。同时,针对新系统由于泄漏死区所导致的难以实现准确定位的缺陷,设计一种带有负载前馈的变论域模糊PID来对死区进行补偿控制,该补偿方法充分考虑系统的非线性、扰动的不确定性,在原理上不严格依赖于系统的数学模型,能够在死区变化时对控制系统进行自适应在线调整。后在Simulink和SimulationX中建立该系统的联合仿真模型,研究结果表明,与传统的PID控制器相比,所提出的带有负载前馈的变论域模糊PID不仅有效地解决系统的死区补偿问题、显著地提高系统的定位精度,同时改善系统的动态响应特性,并使系统兼具良好的稳定性和抗干扰能力。

提出一种从机床定位误差数据中分离出热误差的新方法。设计了由双频激光干涉仪、温度传感标签与接收器等组成的热误差测试系统,可实现热误差温度信号的无线智能检测和热变形信号的非接触高精度采集;从机床冷态开始,来回循环测量定位误差并记录热敏测点温度值;对各循环内的前后测点定位偏差做插值、相减、平均等处理,再与冷态下的平均定位误差相减分离得到热误差。在2515龙门加工中心上进行了实验,数据处理不仅可得到定位偏差、重复精度、回程误差等6个几何精度指标,还分离出测量范围内各个测点的热误差,其最大值为9.67μm;最小二乘法建模结果表明热误差的建模精度在[-2.60μm-2.28μm]之间,建模精度平均值为0.73μm。

本课题针对现今国内滚珠丝杠滚道型面几何参数误差检测手段相对滞后的现状,设计开发适合我国国情的丝杠滚道型面几何参数误差检测试验台。该试验平台可以实现丝杠中径、丝杠外径、螺距、滚道跳动、滚道形状误差的测量。

通过扫描电镜观察、金相分析、硬度测量等手段对Cr-Mo钢精密滚珠丝杠表面硬化层出现的淬火裂纹进行了失效分析。结果表明,Cr-Mo钢表面感应淬火裂纹的产生原因与钢材冶炼时局部缩孔形成的疏松缺陷、钢中存在带状组织和感应加热淬火工艺的不合理有关。

机床的热误差已成为影响机床工作性能的最主要因素之一,滚珠丝杠作为机床进给系统关键部件,其热变形直接影响着机床的加工精度。因此,对滚珠丝杠进行热误差控制与补偿十分重要。过去几十年里,国内外学者对滚珠丝杠进给系统热误差研究可以分成三部分内容:热特性研究,热误差建模和热误差补偿。先通过滚珠丝杠热特性分析获取必要的参数,然后以此为基础进行合理的热误差建模,最后进行热误差检测及其补偿。以此为脉络展开,分别探讨了三部分内容国内外的研究现状以及存在的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。

为了研究机床进给系统的动态特性,提升摩擦力影响下的运动控制效果,建立机床进给系统动力学模型与机电耦合仿真模型。定义基于赫兹接触理论与吉村允效法的部件结合部刚度,通过控制变量法分析进给系统一阶固有频率的影响因素,利用有限元软件对动力学模型进行验证,解释误差出现的原因。并利用PID控制加前馈控制对比分析有无摩擦补偿下的运动控制效果。结果表明:工作台质量和位置以及丝杠螺母副刚度变化对进给系统一阶固有频率影响显著;加入

分析刀柄加工特点，设计一种卧式锥孔专用磨床。在设计过程中。对机床的关键部件滚珠丝杠进行了受力分析与校核，对关键零件滑动底座进行了动态性能的分析及拓扑优化，减轻了质量，使其结构更加合理。该机床采用高精度的主轴直接装夹工件，利用数控系统的自动补偿功能。补偿修整砂轮后的尺寸。使加工产品的尺寸更加精确，可节省生产成本。提高加工效率。

针对伺服驱动系统受滚珠丝杠轴向及扭转共振影响的缺点，提出一种新的滚珠丝杠进给控制系统的设计方法，通过降低止推轴承刚度以承担驱动过程中较大的轴向载荷，同时并联具有较大阻尼系数的阻尼减震器来提高整体系统的动态刚度。通过实验进行验证，证明了该方法能够增大伺服控制系统带宽，同时为滚珠丝杠驱动系统设计理想的阻尼减震器提供了基础。

绳锯机是开采和加工石材板料的一种重要工艺装备,绳锯机进给系统直接影响到整机功能.基于进给系统的运动学和动力学分析,以功能和强度要求为约束条件,以轻量化为目标,运用SUMT非线性规划,实现最佳设计——采用具有低速、大扭矩特点的摆线液压马达,通过蜗杆减速器,驱动滚珠丝杠,实现整个循环系统的上下运动；根据优化结果,确定了进给系统的核心部件一滚珠丝杠的结构尺寸,从而保证进给系统和整机功能的实现.