滚动直线导轨副寿命试验方法及评估方法研究

摘要

针对国产滚动直线导轨副寿命研究存在的问题，设计研发了一种可对滚动直线导轨副进行寿命性能测试的试验装置，在此试验装置的基础上研究了可实行的寿命试验方法和试验数据评估分析方法，为提高国内滚动直线导轨副寿命性能和产品竞争力提供合理的试验设备、试验方法和数据评估方法。
　　根据滚动直线导轨副寿命试验台机械结构的设计原理，结合试验台控制和测试要求，搭建了电源系统、加载系统、运行系统、润滑系统以及测试系统等硬件系统，对关键元器件的选择进行了分析，并且详细的说明了各硬件系统所实现的功能以及设计思路和设计方案。
　　根据滚动直线导轨副寿命试验台硬件系统的控制要求，采用VB6.0编写了软件系统，本软件系统主要包括试验参数处理、导轨副寿命试验、动态测量显示、试验数据处理四大部分，对各部分的软件界面的设计理念与使用方法进行了说明，此外，对试验台进行了抗干扰设计。
　　根据滚动直线导轨副寿命试验装置的特点，结合对疲劳寿命失效机理和导轨副寿命计算公式的分析，提出了针对导轨副疲劳寿命的监测方法和监测参数，对加载系统和振动、噪音及温度采集系统进行了初步的验证试验，通过试验结果对这些系统的使用性能状况进行标定，并分析了监测方法的合理性和加载、采集系统的可靠性。
　　根据滚动直线导轨副寿命试验台可实现的功能，结合寿命试验分类分析，提出试验台可以进行额定动载荷验证试验、全寿命试验、加速寿命试验、对比试验以及失效导轨副标定试验等，结合滚动直线导轨副寿命试验规范，分析设计了详细的滚动直线导轨副额定动载荷验证试验方案，基于该试验方案，结合寿命分布和加速模型的研究分析了全寿命试验和加速寿命试验方案，此外还介绍了对比试验和失效导轨副标定试验。
　　结合滚动直线导轨副寿命试验方案，分析了试验数据评估分析方法，对于寿命性能参数数据，主要有时域分析法和频域分析法，对于疲劳寿命数据，主要有图估计法和参数估计法，用实际测量数据或估计数据验证了这些方法的可行性，并分析了滚动直线导轨副寿命试验数据分析与评估结果在产品改进方法和产品寿命计算公式修正上的应用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外滚动直线导轨副寿命试验研究

1．2．1 影响导轨副寿命因素的研究

1．2．2 导轨副寿命试验装置的研究

1．2．3 导轨副寿命试验方法的研究

1．2．4 导轨副寿命试验数据评估分析方法的研究

1．3 课题背景与主要研究内容

1．4 小结

2 滚动直线导轨副寿命试验台硬件系统设计

2．1 试验台机械结构介绍

2．2 试验台硬件系统设计分析

2．3 电源系统设计

2．3．1 电源元件的选型

2．3．2 电源系统的搭建

2．4 加载系统设计

2．4．1 加载系统元件的选型

2．4．2 加载系统的搭建

2．5 运行系统设计

2．5．1 运行系统元件的选型

2．5．2 运动系统的搭建

2．6 润滑系统设计

2．7 测试系统设计

2．7．1 测试系统传感器的选型

2．7．2 测试系统的搭建

2．8 试验台硬件总结构图

2．9 小结

3 滚动直线导轨副寿命试验台软件系统设计

3．1 板卡与接口程序调用

3．1．1 研华板卡

3．1．2 凌华板卡与通讯端口

3．2 试验台软件系统分析

3．3 试验参数处理

3．3．1 试验参数输入与保存

3．3．2 试验参数查询

3．4 导轨副寿命试验

3．4．1 运动控制系统硬件-软件功能表

3．4．2 板卡测试

3．4．3 加载跑合

3．4．4 润滑控制

3．5 动态测量显示

3．5．1 测试系统硬件-软件功能表

3．5．2 振动监测

3．5．3 噪音与温度监测

3．6 试验数据处理

3．7 软件系统使用流程图

3．8 试验台抗干扰设计

3．8．1 试验台干扰来源

3．8．2 硬件抗干扰设计

3．8．3 软件抗干扰设计

3．9 小结

4 滚动直线导轨副寿命监测方法与标定

4．1 导轨副疲劳寿命监测方法

4．1．1 疲劳寿命失效机理

4．1．2 监测方法分析

4．1．3 试验台监测参数分析

4．2 加载系统标定

4．2．1 压力传感器标定

4．2．2 液压加载系统标定验证试验

4．3 振动采集系统标定

4．4 噪音及温度采集系统标定

4．5 小结

5 滚动直线导轨副寿命试验方案设计

5．1 滚动直线导轨副额定寿命计算公式

5．2 导轨副寿命试验台试验方案分析

5．3 额定动载荷验证试验方案

5．3．1 试验目的分析

5．3．2 试验条件设置

5．3．3 试验样件选择与处理

5．3．4 试验步骤分析

5．3．5 试验数据评估分析

5．4 全寿命与加速寿命试验方案

5．4．1 寿命分布及加速模型

5．4．2 加速寿命试验方法分析

5．4．3 全寿命与恒定加速寿命试验时间对比

5．4．4 全寿命试验方案

5．4．5 恒定加速试验方案

5．5 对比试验和失效导轨副验证试验

5．6 小结

6 滚动直线导轨副寿命试验与评估

6．1 寿命性能参数数据分析

6．1．1 时域分析法

6．1．2 频域分析法

6．1．3 振动试验数据分析

6．2 寿命失效里程数据评估

6．2．1 图估计法

6．2．2 参数估计法

6．2．3 加速寿命估计数据分析

6．3 试验数据分析与评估的应用

6．4 小结

7 总结与展望

7．1 论文主要研究成果与结论

7．2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表或录用的论文