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空心滾珠絲杠在數(shù)控機床伺服進給系統(tǒng)中的應(yīng)用研究的內(nèi)容及意義
閱讀：76 發(fā)布時間：2020-8-121.3課題內(nèi)容及意義
理論上如果每一單位長度的滾珠絲杠傳熱狀態(tài)可知，可以準(zhǔn)確地計算出滾珠絲杠 的溫度分布與熱變形。一般可以認(rèn)為，滾珠絲杠螺母處的摩擦力正比于滾珠絲杠的預(yù) 緊力。總之，得到精確的滾珠絲杠的溫度分布非常困難。針對目前滾珠絲杠伺服進給 系統(tǒng)的熱補償難點及補償情況，本文認(rèn)為在高速數(shù)控機床上的應(yīng)用上研宄空心滾珠絲 杠冷卻抑制溫升的方法具有重要的意義。主要內(nèi)容包括：
1、根據(jù)傳熱學(xué)、熱力學(xué)、有限元的相關(guān)理論推導(dǎo)出實心/空心滾珠絲杠的熱變形 模型，代入某一加工中心滾珠絲杠伺服進給系統(tǒng)的具體參數(shù)，從理論上證明空心滾珠 絲杠冷卻的方法對于抑制滾珠絲杠的熱變形效果明顯。
2、建立實心/空心滾珠絲杠的三維模型，用ANSYS/Workbench的熱模塊研究相 同工況下的空心滾珠絲杠與實心滾珠絲杠的溫度分布的差異；然后將溫度分布作為熱 載荷導(dǎo)入結(jié)構(gòu)模塊研宄溫度分布對滾珠絲杠熱應(yīng)變及熱變形的影響。
3、深入研宄空心滾珠絲杠在不同轉(zhuǎn)速下的熱變形，得出空心滾珠絲杠轉(zhuǎn)速與熱 變形的關(guān)系。空心滾珠絲杠通入不同流量的冷卻液，其溫度分布與熱變形隨冷卻液流 量的增加呈現(xiàn)的趨勢。
4、仿真分析不同種類的冷卻介質(zhì)對空心滾珠絲杠散熱性能的影響。對于空心滾 珠絲杠的開孔大小這一因素的仿真，綜合考慮了空心滾珠絲杠強度、剛度的因素。為 了研宄空心滾珠絲杠達到熱平衡的時間對數(shù)控機床熱啟動的影響，做了空心/實心滾 珠絲杠的對比仿真。
5、建立空心滾珠絲杠伺服進給系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并在MATLAB/Simulink中編 寫M文件，通過伯德圖驗證空心滾珠伺服進給系統(tǒng)的穩(wěn)定性及由Routh判據(jù)證明系 統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過對空/實心滾珠絲杠的慣量參數(shù)的對比，并研宄了空心滾珠絲杠伺 服進給系統(tǒng)的快速性優(yōu)于實心滾珠絲杠伺服進給系統(tǒng)。
6、針對絲杠的空心化會影響到絲杠的強度、剛度，故對強度、剛度做了校核。 本文為空心滾珠絲杠在數(shù)控機床伺服進給系統(tǒng)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)，具有重要
2.1.2傳熱有限元理論
一般意義上，偏微分方程形式的物理系統(tǒng)控制方程(如導(dǎo)熱控制方程）只有在 特殊情況下才存在解析解。對于簡單的偏微分方程，一般用變量分離或拉普拉斯變換 求解。但是，目前絕大多數(shù)的偏微分方程仍然不能采用解析方法求解，只能采用數(shù)值 方法（如有限元法）求解。
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