基于多场闭环耦合的滚珠丝杠副精度稳定性建模、优化及实验研究

基本信息
批准号:51505012
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:高相胜
学科分类:
依托单位:北京工业大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:费仁元,赵鹏睿,张永旺,孙瑞,王敏达,冯猛
关键词:
滚珠丝杠副多场闭环耦合精度稳定性耦合刚度Kriging代理模型
结项摘要

New requirements on the performance of ball screws are proposed by high speed of ball screws in spite of high efficiency machining. Vibration, deformation and temperature rise are introduced. This phenomenon is more complicated taking account of the lubricant. Axial deformation and vibration directly affect accuracy stability of ball screws. Therefore, high-speed precise ball screws will be taken as the research object in the project. The closed coupling relationship of multi-physics parameters of typical joints will be studied. A screw–nut interface stiffness model will be established taking account of the thermal/ fluid factor. An accuracy stability model of high-speed precise ball screws based on multi-physics closed loop coupling will be established by finite element method(FEM). Axial deformation and vibration of nuts will be obtained under typical working conditions. On that basis, Kriging-based optimization method for accuracy stability of high-speed precise ball screws will be developed. Combined with the engineering practice, optimal design parameters will be obtained. At last, the experiment platform for multi-physics coupling characteristics will be designed and established. Key theory and methods will be verified by the experimental study. Deep-layer multi-physics closed loop coupling mechanism and accuracy stability of high-speed precise ball screws will be revealed in the project. The project has scientific significance and engineering value to promoting high speed and high accuracy of modern manufacturing equipments.

滚珠丝杠副高速化在大幅提高加工效率的同时也对其性能提出了新的要求。滚珠丝杠副高速化带来了温升、变形和振动等诸多问题,加之润滑剂的影响,使其变形和振动更加复杂,而轴向变形和振动直接影响滚珠丝杠副精度稳定性。因此,本项目以高速精密滚珠丝杠副为研究对象,深入研究其典型结合部多场耦合参数的内在物理关系,建立考虑热/流因素的螺母-丝杠结合部耦合刚度模型,采用有限元法建立基于多场闭环耦合的高速精密滚珠丝杠副精度稳定性模型,求解典型工况下螺母位置轴向变形和振幅;在此基础上提出基于Kriging代理模型的高速精密滚珠丝杠副精度稳定性优化方法,结合工程实际获得关键设计参数的最优值;最后,设计和搭建其多场闭环耦合特性实验平台,对关键理论和方法的正确性和可行性进行验证。项目预期揭示高速精密滚珠丝杠副多场闭环耦合和精度稳定性的深层次物理机制,对于推动和促进现代制造装备的高速化、精密化具有重要的科学意义和工程价值。

项目摘要

滚珠丝杠副高速化在大幅提高加工效率的同时也对其性能提出了新的要求。滚珠丝杠副高速化带来了温升、变形和振动等诸多问题,加之润滑剂的影响,使其变形和振动更加复杂,而轴向变形和振动直接影响滚珠丝杠副精度稳定性。因此,本项目以高速精密滚珠丝杠副为研究对象,深入研究其典型结合部多场耦合参数的内在物理关系,实现了热阻、发热强度、油膜承载力与预紧力的映射表达。建立了螺母-丝杠结合部轴向刚度和耦合刚度模型。设计和优化调谐质量阻尼器,实现了滚珠丝杠副的弯曲/轴向振动控制。采用有限元法建立基于多场闭环耦合的高速精密滚珠丝杠副热变形求解模型,进而提出了热变形抑制方案,采用基于Kriging代理模型的优化方法实现对设计参数的优化。最后,设计和搭建其多场闭环耦合特性实验平台,对关键理论和方法的正确性和可行性进行验证。项目揭示了高速精密滚珠丝杠副多场耦合和精度稳定性的深层次物理机制,对于推动和促进现代制造装备的高速化、精密化具有重要的科学意义和工程价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
3

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
4

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.21.004
发表时间:2018
5

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

DOI:
发表时间:2022

高相胜的其他基金

相似国自然基金

1

精密滚珠丝杠副精度失效机理及加工工艺特性研究

批准号:51275244
批准年份:2012
负责人:陶卫军
学科分类:E0502
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

非常态工况条件下滚珠丝杠副传动失效机理及实验研究

批准号:51375279
批准年份:2013
负责人:宋现春
学科分类:E0502
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
3

基于超磁致伸缩的高精度滚珠丝杠副传动智能预紧系统原理及应用研究

批准号:51475267
批准年份:2014
负责人:林明星
学科分类:E0502
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
4

精密滚珠丝杠副非赫兹接触磨损分布模型与精度加速退化试验研究

批准号:51575014
批准年份:2015
负责人:王民
学科分类:E0510
资助金额:63.00
项目类别:面上项目