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《大型曲轴车铣机床伺服进给系统设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果大型曲轴车铣机床伺服进给系统设计研究［摘要］本文运用传统PID算法对所设计的进给系统进行控制计算,利用MATLAB对系统的动态性能进行仿真,并确定了伺服机构的参数,并以此又给出了避免直线双驱动过定位的条件,为大型曲轴加工机床进给系统的设计提供了理论依据。 ［关键词］大型曲轴；车铣机床；伺服进给系统 ［中图分类号］TH［文献标识码］A［文章编号］1005--0054-0
2、1双蜗杆无间隙驱动回转工作台结构设计 在加工中,回转工作台要承受较大的切削力、工件偏心造成方向在时刻变化的惯性力、工件的自重和底座滑台的驱动力。 工作台受力平衡方程为：课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果 由公式(1)可知,工作台受力平衡方程式是一个时间函数,这就导致了该机床伺服系统具有特殊性。由于
3、工件形貌呈椭圆状而且又是偏心装夹,工件在加工过程中会产生周期性变化的离心力。离心力大小和方向不断变化,导致单蜗杆传动机构产生传动间隙,传动间隙使加工产生一定的空行程,导致较大的切削颤振的发生,对曲拐的加工精度造成较大影响并严重地降低了刀具的寿命,更为严重的是可能会导致切削无法进行。为了避免上述现象发生,这里采用双蜗杆无间隙驱动机构。设计的这种大型回转工作台还设置有：蜗杆的轴向力液压伺服平衡机构,双蜗杆的同步驱动机构,启动和刹车时的惯性飞轮机构等。 交流伺服双驱动进给系统设计 伺服进给系统包括有：伺服电动机、
4、机械传动装置和执行件、检测和反馈单元、控制单元等,各种元件在这里都是2套。由于采用双驱动进给,设计中还要重点考虑2个轴的同步转动问题(转动过程中的过定位)及在安装中调整与定位基准等问题。虽然是采用交流伺服双驱动进给系统,但在设计中还是以研究交流伺服单驱动进给系统为基础,再加入设定的条件,以满足交流伺服双驱动进给系统的驱动要求,解决双驱动的过定位问题。 交流伺服进给系统数学模型 (1)交流伺服电动机数学模型的建立 伺服进给系统中,驱动电动机采用三相永磁交流同步电动机。为了使电动机具有较高的控制性能,采用矢量
5、变换进行线性化解耦合的控制方法。由此,可在dqo坐标系中建立三相永磁同步电动机的电压ud、uq的平衡方程为 伺服传动系统特性仿真 传动系统的时域特性仿真课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果 在仿真时选取电动机为三菱HA-LP系列,MR-J3系列驱动器,具体参数：nmax=1200r/min,T
6、max=536N•m,Jm=•m,减速传动比i=4,工作台自重10t,工件重量20t,转子直径65mm,长度780mm。运用经典控制理论,取不同的相对阻尼比进行仿真,以此确定适合于本系统的阻尼比。为了在实际控制中能获取较短的过渡时间,使系统始终处于欠阻尼状态下工作,取ζ在~之间。本文选择、和三个阻尼比,并用MATLAB进行仿真。不论系统阻尼的大小其响应时间都是在之内,超调量不大于20%,说明此时的伺服传动系统无振荡产生。但随着阻尼比的减小,系统的快速响应性能有所提高,而系统的相对稳定性降低,超调量增大。为了使
7、系统具有较好的稳定性和快速响应性能,这里选择阻尼比在~范围内。 3.传动系统的频域特性仿真 由公式(2)ζω=B/J和ω2=K/J可知,阻尼比与系统的传动刚度和黏性阻尼系数、等效转动惯量有关。因此,进给系统应尽可能增大刚度,减小转动惯量,保证系统在稳定基础上具有较好的快速性。将转动惯量、刚度和阻尼值代入,可得到系统的频域响应。当对数相频特性为-H时,对数幅频特性小于,所以闭环系统是稳定的。同时通过MATLAB计算得到系统的幅值裕度和相位裕度都为无穷大,所以该传动系统也是相对稳定的。 直线双驱动中的过
8、定位分析课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果 在直线双驱动技术带来了优越性的同时也带来了一个问题,那就是过定位的出现。假设整个伺服系统稳定,那么仅需要保证两根丝杠在传递过程中的
