基于虚拟材料的滚动直线导轨系统结合面建模与特性研究

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1、分类号学号M201270482学校代码10487密级硕士学位论文基于虚拟材料的滚动直线导轨系统结合面建模与特性研究学位申请人：廖雯俊学科专业：机械设计及理论指导教师：杨家军教授答辩日期：2015.5.18AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringModelingandCharacteristicResearchofLinearRollingGuideSystem'sJointSurfa

2、ceBasedonVirtualMaterialCandidate:LiaoWenjunMajor:MechanicalDesign&TheorySupervisor:Prof.YangJiajunHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本

3、文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名

4、：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着制造业的高速发展，数控机床不断革新，人们对其动态性能的要求日益提高。而机床整体的动态特性受结合部位的影响很大，由滚动直线导轨组成的滑台传动装置与机床结合面成了机床整机性能的关键因素，对结合部位进行研究与优化，对提高数控机床的整体水平具有重大意义。本文结合赫兹理论与分形理论，将虚拟材料模拟结合面的方法应用到滚动直线导轨副中，建立导轨副的虚拟材料模型，并给出计算导轨副结合面物理特性参数的方法，该模型综合考虑了结合面的宏观和微观结构形式，为结合面的

5、动力学模型的建立提供了一种纯理论的方法。进一步地基于导轨副的虚拟材料模型，研究了导轨副结合面属性和外载荷对结合面的影响，利用Workbench对各种条件下的导轨副进行了动力学仿真，将得到的导轨副的固有振型和相应频率相互对比，研究这些因素对导轨副动态特性的影响，并进一步地设计了滚动直线导轨副综合试验装置。最后，对新型直线电机驱动的滚动直线导轨工作台系统进行了研究，基于虚拟材料建模方法建立了滑块与工作台结合面的接触模型，最终建立了直线电机驱动的直线导轨系统的动力学模型，并进一步对整体模型进行了模态分析，为复杂的机电耦

6、合的直线电机进给系统动态特性研究打下了基础。关键词：分形虚拟材料滚动直线导轨副结合面动态特性I华中科技大学硕士学位论文AbstractAlongwiththerapiddevelopmentofmanufacturingindustryandtheinnovationofCNCmachines,peoplehashigherdemandsonthedynamicperformanceofCNCmachine.Theslidetransmissiondevicecomposedoflinearrollingguid

7、eandthejointsurfaceofmachineisthekeyfactortothemachine'soveralldynamiccharacteristic.TostudyandoptimizethejointpartshasgreattheoreticalandpracticalsignificancetotheoveralltechnicallevelofCNCmachine.CombiningHertztheoryandfractalstheory,thispaperhasappliedthev

8、irtualmaterialsimulationmethodtothejointsurfaceoflinearrollingguideandestablisheditsvirtualmaterialmodel.Andthecomputingmethodofthephysicalparametersoflinearrollingguide’sjointsurfacehasa