重型机床惯量匹配研究与电机选型软件开发

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1、分类号学号M201370560学校代码10487密级硕士学位论文重型机床惯量匹配研究与电机选型软件开发学位申请人：杨森学科专业：机械工程指导教师：闫蓉副教授彭芳瑜教授答辩日期：2015年5月23日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheStudyofInertiaMatchingandDevelopmentofMotorSelectionSoftwareforHeavyMachineToolServoFeedSystemCa

2、ndidate:YangSenMajor:MechanicalEngineeringSupervisor:Ass.Prof.YanRongProf.PengFangyuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaApril,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

3、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：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学位论文摘要重型机床时变切削负载大，惯性负载大，工作

4、空间大导致偏载严重，长时间加工的可靠性、安全性要求高，由于重型机床这些固有的特点，进给时需要以较低的速度运行，然而在低速时易出现爬行现象。因此，高效大容量伺服驱动与拖动系统成为了重型机床运动控制与传动的关键部件，其中惯量匹配是保证伺服驱动与拖动有效的重要因素。然而重型机床在电机选型时，惯量匹配缺乏相应的研究，电机的选型往往不是最佳的，工程人员所选电机有时候不能保证重型机床运行在最佳状态，因此有必要对重型机床的电机选型进行相应研究。针对重型机床的滚珠丝杠以及齿轮齿条这两种典型伺服进给机构，给出了其机械系统数学模型，在此基础上建立了滚珠丝杠和齿轮齿条的伺服进给系统

5、模型，并给出伺服进给系统的调试方法，通过阶跃响应调试优化了控制参数。使用伺服进给系统的时间评价指标和动态精度评价指标，分析不同条件下的惯量匹配程度。对齿轮齿条伺服进给系统进行验证后，针对双电机伺服进给系统进行了不同惯量比、不同加速度、不同干扰力矩的惯量匹配仿真分析，推荐合适的惯量比。运用机电联合仿真的手段，分析滚珠丝杠伺服进给系统在不同工况下惯量匹配问题。通过将滚珠丝杠进行分段处理，采用刚柔混合模型建模，并用LMS测出模态与ADMAS仿真模态对比验证；在滚珠丝杠联合仿真平台下，分析不同惯量比，不同加速度和不同速度对工作台动态性能的影响，得到不同工况下伺服惯量比

6、的推荐值。开发重型机床电机选型软件，该软件可以进行机械进给系统传动链的组合、不同工况的模拟、电机的初选以及终选、伺服进给系统匹配程度分析，能够规范工程技术人员的电机选型步骤，对伺服电机选型结果做出相应评价。该软件在武汉重型机床有限公司以及北京第一机床有限公司进行了实例验证，所选电机得到了相关工程师的认可。关键词：重型机床伺服进给系统惯量匹配机电联合仿真电机选型软件I华中科技大学硕士学位论文AbstractHeavyMachineToolhassomeinherentcharacteristics：largercuttingloadsandinertiaload

7、swhenworking;largeworkspacewhichmaycauseseriouspartialload;longprocessreliabilityandhighsecurityrequirements.Itisbecauseofthesecauses,thefeedneededofheavymachinetoolisatlowerspeed,butontheotherhand,lowspeedmayleadtocreepingphenomenon,highcapacityservodriveanddrivesystemhasbecomethek

8、eypartoftheheavymac