精密轴系回转精度几何建模与分析

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1、犬嫂－大＇爱ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ倾士奪位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ精密轴系回转精度几何建模与分析ｆＬ、学科专业Ｊ—作者姓名Ｍｌ工胃指导教师一―—―—Ｍ２０１５６ｆ—ｉ答辩日期—————硕士学位论文精密轴系回转精度几何建模与分析ＴｈｅＭｏｄｅｌｉｎａｎｄＡｎａｌｓｉｓｏｆＳｉｎｄｌｅＳｓｔｅｍＲｏｔａｔｉｎＰｒｅｃｉｓｉｏｎｇｙｐｙｇ作者姓名：张鹏飞、学科专业：机械设计及理论：２１２０４１３４学号指导教师

2、：王德伦教授完成日期：２０１５年５月大理工大含ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙ＊国家＠然科学基金项Ｎ０．ｌ５１２７５０６７ｌ（）大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题

3、目：轉ｔ和補嚴＾么（５瓜曰作者签名：舜赐飞日期：年月大连理工大学硕士学位论文摘要精密轴系是精密主轴系统的简称，是数控机床及精密测量仪器的重要组成部件之０精密轴系的回转精度决定了机器、设备的性能及价值，随着超精密加工技术及测控技术的发展，要求精密轴系具有更高的回转精度，对精密轴系的回转精度进行建模与分一析是轴系精度设计过程屮必不可少的步，对提高精密轴系精度具有重要意义。本文以精密轴系结构为研究对象，提出了基于矢量表示的零件几何特征精度建模方－法，建立了静态联接结构几何误差映射的有限元分析模型和轴承轴系回转精度分析模型，。以光电编

4、码器轴系结构为例建立了轴系回转精度的矢量表示模型并对其进行精度分析。（１）对几何特征精度模型中的特性矢量作出定义，建立平面要素、圆柱面要素的形状公差、方向公差和位置公差的矢量表示及公差约束不等式。简述了精度模型中的坐标变换并分别建立了精密轴系结构中转轴与轴套的几何精度模型。（２）对精密轴系结构屮的静态联接结构进行分析，建立描述圆柱面、圆环平面几何形状的矢量方程，。建立静态联接结构几何误差映射分析的有限元模型并采用节点偏移法模拟零件表面的几何误差，研究转轴与轴承内圈的过盈联接结构及安装定位面与轴承端面的平面联接结构对轴承沟道的几何误差映射。以深沟球

5、轴承沟道各轴向截面最小二乘拟合轮廓的曲率中心及曲率半径表述沟道的几何形状，并提出了沟道形状误差的评定方法。研究分析了＋同的轴承装配参数对轴承沟道映射误差的影响关系。（３）以深沟球轴承为研究对象，分析轴承回转精度的影响因素并介绍了轴承回转过程中的运动几何关系，。从深沟球轴承内部滚珠与内外圈沟道的接触状态入手考虑轴承元件的几何误差及内部结构参数，建立轴承回转精度分析模型。分析研究不同影响因素对轴承回转精度的影响，并建立表征轴系回转精度的坐标变换矩阵。（４）简要介绍了光电编码器及其原理，建立了光电编码器轴系回转精度的矢量表示模型，。以轴系零件设计精度为

6、基础利用蒙特卡罗模拟法对装配后轴系回转精度进行分析，并研究关键几何特征误差对轴系精度的影响系数。关键词：精密轴系；几何精度建模；误差映射；精度分析Ｉ精密轴系Ｍ转秸度儿税１；；分析ＴｈｅＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｐｉｎｄｌｅＳｙｓｔｅｍＲｏｔａｔｉｎｇＰｒｅｃｉｓｉｏｎＡｂｓｔｒａｃｔＳｌｔｔｈｔｔｒｔＮＣｍｔｐｉｎｄｅｓｙｓｅｍｉｓｏｎｅｏｆｅｍｏｓｉｎｐｏｒｔａｎｐａｓｉｎａｃｈｉｎｅｏｏｌｓａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｒｅｃｉｓｉｏｎ

7、ｏｆｓｉｎｄｌｅｓｓｔｅｍｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｒｏｅｒｔａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｇｐｐｙｐｐｙｔｈｅｍａｃｍｅｎｔｏｆ－－ｈｉｎｅｓ．Ｗｔｔｌｔｒａｃｉｉｏｎｍｉｎｉｎａｎｄｔｅｓｔｃｏｎｔｏｌｔｅｃｈｎｉｈｈｅｄｅｖｅｌｏｕｐｒｅｓａｃｈｇｒｏｌｏｐｇｙ，ｈｉｇｈｅｒｒｏｔａｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｓｐｉｎｄｌｅｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｒｅｄ，ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇ