摘要：切削温度场分析是"S"形试件切削热变形分析的基础。该文基于接触面瞬时相等原理建立了切削区域热量分配模型。结合热源法、热量分配模型和温度实验结果,提出并建立了"S"形试件完整的间歇性切削温度场模型。通过热力耦合仿真实现了"S"形试件切削温度场预测,给出了切削温度载荷和冷却液施加方法,以及强制对流系数计算方法。在Parpas-PM20五轴数控加工中心上设计并搭建了基于热电偶法的"S"形试件加工过程温度场实验平台。切削热有限元仿真与实验研究结果验证了切削温度场分析方法和切削温度场预测结果的准确性。

摘要：以提高学生创新与综合设计能力为目的,针对我校开设的机械专业综合课程设计课程,探讨了将机械专业综合课程设计与机构创意拼接实验相结合的改革思路,介绍了课程设计教学计划实施的具体过程。结合学生取得的设计成果,论述了教学思路在提高学生创新能力方面的意义。

摘要：针对扫描干涉光刻机对干涉光束的高精度位姿准直需求,设计了高精度光束自动准直系统;基于该系统提出了利用每步迭代调节后的位姿实测值作为下一步迭代的起始值进行迭代准直和正交平面内位姿交替准直的光束位姿迭代准直策略,解决了迭代过程误差积累问题和正交平面内电机耦合问题。实验结果显示:该光束自动准直系统能够实现两个位置准直精度均优于5μm和两个角度准直精度均优于3μrad,满足扫描干涉光刻机光束位姿准直精度需求。

摘要：对于模型参数具有不确定性的平面电机运动系统,电流分配策略是引起其多自由度耦合行为的本质。但现有解耦控制的研究主要集中于各运动自由度控制算法的设计,没有从电流分配的物理层面解决耦合问题。论文针对平面电机三自由度解耦控制,建立了各线圈单元通电电流与三自由度位移输出之间的ARMA(auto regressive and moving average)模型,以实测输出与估计输出之间的残差平方最小为优化目标,提出了一种基于电流分配系数自适应修正的解耦控制算法,并给出了可用于实际控制的递推离散化方法。通过在线调节,使电流分配系数估计值逼近实际模型参数,从物理本质减小了多自由度耦合作用。采用轨迹跟踪实验,并与基于数据解耦控制方法进行对比,结果表明该方法提高了平面电机的定位与运动精度,验证了其对一类MIMO(multiple input multiple output)运动系统多自由度解耦的有效性。

摘要：主轴系统的热特性对重型卧式车床的加工精度有重要的影响。以某型号重型卧式车床的主轴系统为主要研究对象,采用有限元热-固耦合方法,仿真计算了主轴系统达到热平衡状态后的温度场分布和热变形特性,分析了热变形导致主轴中心线偏移情况。结合主轴系统静压轴承的结构特点,分析了轴承转速、液压油粘度、油膜间隙和供油压力对主轴系统变形场的影响。结果表明,这些因素对主轴系统的变形场有不同程度的影响,为主轴系统优化设计和热误差补偿提供了理论依据。

摘要：针对某机床结构薄弱件立柱的结构优化设计,提出了一种基于拓扑优化、筋板形式选择与布局以及尺寸优化的结构设计方法。首先利用有限元法(finite element analysis,FEA)对机床整机进行动力学分析,模态分析与谐响应分析结果表明立柱为影响整机动态性能的关键结构件。然后以立柱结构为优化目标,对立柱进行拓扑优化,根据拓扑优化的材料分布情况设计了立柱的最优基本结构形式,再通过选择抗弯、抗扭刚度较好的W类型筋板进行布局与尺寸优化,得到了最终的立柱优化结构。最后对优化的立柱结构进行验证,分析结果表明:该结构设计方法有效地改善了整机的动态性能,在立柱质量减轻的前提下,优化后的整机前六阶固有频率均得到了不同程度的提高,其中一阶固有频率提高了10%以上;并且机床在x方向上的最大共振峰值下降了49.8%,y方向下降了70.1%,z方向下降了66.2%。

摘要：零部件几何误差导致的机床空间误差是影响数控机床加工精度的主要原因,为了明确机床运行过程中各单元几何误差对加工精度的影响程度及规律,从而经济合理地分配机床零部件的几何精度,基于多体系统理论建立了五轴数控机床的精度预测模型。利用精度模型进行了加工精度预测的单因素对比实验分析,选取NAS979圆锥台试件圆度误差作为分析对象,改变机床的部分几何误差参数值,得到参数改变对NAS979圆锥台试件圆度误差产生的影响及特点,即各零部件几何误差对加工精度的影响分布规律,为机床设计方案的改进及精度分配提供了理论参考。

摘要：运用多体系统理论和齐次坐标变换方法,以"S"形检测试件为对象,针对一种刀具双摆动五轴数控机床建立了运动学模型和几何误差模型。利用UG NX8.0进行了加工仿真和后置处理,将生成的数控代码代入所建立的运动学模型中,生成了理想情况下刀具在"S"形试件坐标系中的扫描轨迹;在"S"形试件的直纹面上选取了75个点,将每个点的点位数据代入几何误差模型中,得到"S"形试件直纹面上轮廓误差大小分布情况,将所得结果与通过三坐标测量机测量得到的结果进行对比,验证了几何误差模型具有比较理想的预测性能。

摘要：工业发展的要求使得双(多)电机的运用越来越广泛。双电机同轴驱动的控制系统是一种典型的多通道多控制器系统,为了获得优良的控制性能,有必要对其控制器参数的整定进行研究。采用单弹簧-双惯量块模型对系统进行建模后,首先采用传统遗传算法,对多通道多控制器系统的控制器参数进行整定;然后从系统整体性能的角度出发,利用带精英策略的非支配排序遗传算法对系统控制器参数进行多目标整定。仿真结果表明:采用双通道联合整定,可以获得比采用单通道独立整定更好的控制效果;采用带精英策略的非支配排序遗传算法对多目标和多通道多控制器系统的控制参数整定,可以使双电机同步驱动系统获得良好的动态和同步性能。

摘要：为了实现机床立柱结构的轻量化设计,对立柱进行拓扑优化研究,根据拓扑优化的材料分布结果设计了立柱的基本外形。根据立柱的外形特点,对比了5种不同类型筋板形式的单元结构,发现W形式的筋板结构材料消耗较少同时综合力学性能较优。选择W形式的筋板对立柱的外形结构进行布局及尺寸优化,得到了最终的立柱结构形式。对新的立柱结构进行有限元分析,结果表明,新设计立柱结构的质量减轻了8.3%,并且其静、动力学性能得到了不同程度的改善,实现了立柱结构的轻量化设计。