机床进给系统热态特性的数值仿真及研究

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1、...页眉分类号学号2004611000104学校代码10487硕士学位论文机床进给系统热态特性的数值仿真研究学位申请人：郭学祥学科专业：机械电子工程指导教师：胡友民教授答辩日期:2007年1月30日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringNumericalSimulationonThermalCharacteristicsofMachineToolFeedDriveSystemCandidate：GuoXuexia

2、ngMajor：MechatronicEngineeringSupervisor：Prof.HuYouminHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2007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....页脚...页

3、眉人承担。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。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：年月日本论文属于I摘要机床在加工过程中，由于动力源的能量损耗、运动件的摩擦、材料切削加工

4、及外部环境等因素影响，导致机床发热，产生热变形。机床受热变形对机床精度及加工误差都会带来很大的影响。建立机床构件热变形模型能够为分析热变形与热误差补偿提供技术支持。导轨和滚珠丝杠副是数控机床以及加工中心的关键部件，导轨起到支撑和导向的作用，而滚珠丝杠起到精密传动和定位的作用，它们的热变形将严重影响加工精度。本文建立了机床滑动导轨和滚珠丝杠温度场及热变形分析的有限元模型。利用有限元模型对机床进给系统热特性进行了详细分析，估算出了机床导轨和滚珠丝杠不同工况下热变形及温升的大小和达到稳态所需的时间，并分析了影响其热变形及温度场分布的主要因素。通过对机床

5、进给系统的热变形分析，可以了解其热态特性，为机床进给系统结构设计、机床性能劣化趋势分析与监测以及机床进给系统综合热误差补偿奠定基础。本文还讨论了热弹性现象并研究了热弹性现象对机床进给系统的热态特性的影响规律。应用有限元方法对机床进给系统的热弹性现象进行了分析。由分析结果知，考虑金属构件的热弹性现象，对提高机床的综合热误差补偿模型的精度和鲁棒性有很大帮助。最后对全文的研究结果进行了总结并对进一步工作进行了展望。关键词：机床进给系统热变形热弹性有限元法....页脚...页眉IIAbstractIntheprocessofmachining,manyf

6、actors,suchastheenergywastageofdriving,frictionofmovementparts,cuttingofmaterialandperipheryenvironment,causemachinetoolsthermaldeformation.Thethermaldeformationofmachinetoolsinfluencestheprecisionanderrorsofworkpiece.Modelingforthermaldeformationofthemachinetool’spartscanoff

7、ertechnicalauspiceforanalyzingthermaldeformationandthermalerrorcompensation.TheslideguideandballscrewaretheimportantpartsofCNC.Theslideguideactsassupportandguiding,andtheballscrewactsasnicetransmissionandorientation.Theirthermaldeformationwillinfluencecuttingprecision.Inthisp

8、aper,afinite-elementmodelispresentedforanalyzingthetemperatureandthe