基于快速三维建模仿真平台的滚柱直线导轨副动静刚度研究

摘要

工业现代化所需的各类装备和设施离不开高档数控机床，其性能、质量和拥有量已成为当今衡量一个国家工业化水平、综合国力的重要标志。导轨副作为数控机床的关键导向部件，其开发周期要求越来越短，如何高效地研发优化导轨副是制造业的当务之急。本文在国家科技重大专项（2012 ZX04002-013）资助下，开发了导轨副的三维快速建模仿真平台，对实际工况下的导轨静刚度、动刚度进行了研究，进而对导轨副结构优化，对于提高导轨副综合性能、缩短导轨副的研发周期具有重要的意义，其具体内容如下：
　　（1）查阅了大量国内外相关文献，总结了国内外关于导轨副刚度模型建立及研究方法的现状和快速建模研究现状。
　　（2）基于导轨副选型过程，建立了面向客户及设计人员的快速建模系统，实现了结构参数化驱动的三维建模，设计了人机交互界面，该平台能够缩短导轨副的研发周期，提高了研发人员的工作效率。
　　（3）利用快速建模仿真平台建立导轨副三维模型，应用Workbench有限元软件对其进行静刚度的有限元分析，分析了滚柱直线导轨静刚度的主要影响因素，结合直线导轨静刚度的试验，验证了Workbench有限元仿真的求解结果的合理性。
　　（4）利用快速建模仿真平台建立导轨副三维模型，应用Workbench有限元软件对其进行动刚度的有限元分析，使用Workbench分析了滑块在不同位置时的振型和固有频率，同时对现有滚柱直线导轨副进行了模态试验，验证了相应的有限元仿真结果。
　　（5）基于正交试验对滚柱直线导轨静刚度进行了试验设计，分析了滚柱半径、滚柱长度及材料类型对静刚度的敏感性，探讨了提高滚柱直线导轨刚度指标的技术途径。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究目的和内容

第二章 滚柱直线导轨副快速建模平台设计与实现

2.1 快速建模平台的总体功能模块设计

2.2 快速建模平台程序设计

2.3 选型计算算法

2.4 本章小结

第三章 基于快速建模的滚柱直线导轨副的静刚度分析及试验研究

3.1 滚柱直线导轨副静刚度分析的三维建模实现

3.2 有限元仿真步骤

3.3 静刚度试验

3.4 有限元仿真结果和静刚度试验结果对比

3.5 本章小结

第四章 基于快速建模的滚柱直线导轨副动刚度分析及试验研究

4.1 滚柱直线导轨副动刚度分析的参数化驱动建模

4.2 模态有限元仿真分析

4.3 模态试验测量和设计

4.4 模态仿真试验与模态试验结果对比

4.5 本章小结

第五章 基于正交试验的滚柱直线导轨副的静刚度敏感性分析

5.1 变量的选择

5.2 试验设计

5.3 试验分析

5.4 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况