数控铣床进给系统多领域建模及参数灵敏度分析

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1、分类号学号M201270474学校代码10487密级硕士学位论文数控铣床进给系统多领域建模及参数灵敏度分析学位申请人：毕林强学科专业：机械设计及理论指导教师：王波兴副教授答辩日期：2015年05月15日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMulti-DomainModelingofCNCMillingMachineToolFeedSystemandSensitivityAnalysisofParametersCandidate:LinqiangBiMaj

2、or:MechanicalDesign&TheorySupervisor:AssociateProf.:BoxingWangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,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

3、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。本论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。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：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要合理地选择数控机床进给系统中机械传动部件的参数，如滚珠丝杠的尺寸、机械构件的阻尼等，对提高数控机床进给系统的动态性能具有重要作用，进而帮助改善

4、数控机床的加工品质。然而在实际实验中,研究不同的机械部件参数对进给系统的影响,需要耗费很大的成本,花费很长的研究时间。因此，本文将计算机仿真技术引入到对该问题的研究，利用Modelica语言建立了数控铣床进给系统的多领域模型，进行了仿真分析和实验验证，并采用正交实验设计方法对仿真实验进行设计，对进给系统机械参数进行灵敏度分析。分析结果表明，在满足刚度和装配条件的情况下，为了提高进给系统的动态性能，应选择惯量较小的联轴器，长度、导程较小的滚珠丝杠，而滚珠丝杠副的阻尼存在最优值使得进给系统的动态性能最好，滚动导轨和滚动轴承的摩擦对进给系统的动态性能影响较小。首先，本文对数控铣床进给系统的组成

5、结构和工作原理进行了分析，建立了永磁同步电机的数学模型，分析了基于id0的矢量控制方法和空间矢量脉宽调制技术控制系统，并建立了机械传动系统的动力学模型。然后，采用模块化建模思想，基于Modelica语言分别建立了永磁同步电机、伺服驱动器、机械传动系统的多领域模型，并把各模块连接组成了进给系统的多领域统一模型。为了验证所建立的模型的正确性，利用模型仿真了典型工况下的运行状况，并结合实际实验对模型正确性进行了进一步验证，结果显示建立的进给系统多领域模型仿真结果符合预期，与实际实验误差较小，抗干扰能力较强，动态性能良好。最后，分析了机械部件参数对进给系统动态性能的影响，并基于建立好的多领域模

6、型，采用正交实验设计和方差分析法找出了对系统动态性能影响显著的因素。本文的研究方法对机床性能的研究具有借鉴意义，研究的成果对机床的设计可以提供一定的参考，为提高机床的加工品质提供了一种新的思路。关键词：数控铣床进给系统Modelica正交实验动态性能灵敏度分析I华中科技大学硕士学位论文AbstractChoosingparametersofCNCmachinetoolfeedsystemmechanicaltransmissionpartssuchasthesizeofballscrewandthedampofmechanicalcomponentsinareasonablewayhas

7、animportanteffectonimprovingthedynamicperformanceofCNCmachinetoolfeedsystemwhichdecidestheprocessingqualityofCNCmachine.However,inactualexperiments,itcostsalotoftimeandmoneytodoingresearchonthedynamicperformanceoffeeds