基于有限元的机床导轨磨损拟合模型及可靠性研究

摘要

导轨作为机床的重要组成部件具有导向和支承的作用，对机床的进给精度及精度保持性起着决定性的作用，直接影响被加工件的质量和性能。而磨损是导致机床导轨失效的主要原因，不仅会大大增加机床的故障率，还会在一定程度上缩短机床导轨的使用寿命和降低其使用可靠度。本论文针对机床导轨的磨损过程展开研究，根据机床导轨的实际磨损过程建立准确的磨损预测模型，进行科学的导轨磨损可靠性预测，可为机床导轨的维护保养以及设计提供可靠依据。
　　首先，针对机床导轨磨损深度的预测问题，基于修正的Archard模型形成一种磨损深度的计算公式，采用一种离散化计算方法进行求解，并结合 Ansys软件，提出导轨磨损有限元分析模拟的方法及流程；最后，以车床导轨为例，用有限元对其磨损过程进行模拟分析，得到磨损深度关于磨损次数的计算公式。
　　其次，考虑到机床导轨磨损程度的影响因素耦合分析问题，提出了一种基于田口法与有限元模拟实验相结合的机床导轨磨损分析方法，通过田口法对机床导轨磨损的影响因素进行正交实验设计；利用 Ansys软件，对机床导轨的磨损过程进行模拟分析；采用响应面法得到导轨磨损深度关于磨损程度影响因素的计算公式。
　　再次，在多因素耦合分析机床导轨磨损拟合模型的基础上，提出对导轨磨损可靠性进行预测分析，将导轨磨损深度累计值作为磨损可靠性的判断依据，根据导轨磨损特征进行随机模糊的可靠性分析，在导轨磨损寿命的验前信息和试验信息进行分布类型检验和相容性检验综合分析的基础上，对机床导轨进行可靠性评估。
　　通过机床导轨磨损可靠性计算案例，对论文所提出的基于磨损预测的导轨随机、模糊磨损的可靠性分析方法进行应用分析，验证论文所提方法的可行性和有效性。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 论文的选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究目的意义及项目来源

1.4 论文的主要研究内容

1.5 本章小结

2基于Archard模型的机床导轨磨损模型及有限元分析

2.1基于修正Archard模型的机床导轨磨损深度计算模型

2.2机床导轨磨损有限元模拟方法及流程

2.3有限元模拟导轨磨损实验

2.4 本章小结

3基于多因素耦合分析的机床导轨磨损预测模型及仿真

3.1 机床导轨磨损程度的影响因素分析

3.2 基于田口法的机床导轨磨损有限元模拟实验

3.3 机床导轨磨损有限元仿真试验的结果分析

3.4 基于响应面法的机床导轨磨损预测模型

3.5 本章小结

4基于磨损预测的机床导轨可靠性分析

4.1机床导轨的磨损可靠性基本概念

4.2 随机、模糊的机床导轨磨损可靠性分析

4.3基于磨损预测的机床导轨可靠性评价方法

4.4 本章小结

5 应用案例

5.1基于随机、模糊磨损的机床导轨可靠性计算实例

5.2基于磨损预测的机床导轨可靠度计算实例

5.3 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表或录用的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目

C. 作者在攻读硕士学位期间所获奖励