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基于变分模态优化法的丝杠副振动信号分析
1
作者 朱燕芳 梁医 +2 位作者 刘佳运 沈永斌 冯虎田 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第12期139-144,共6页
滚珠丝杠是数控机床中常见的精密传动部件,在工作过程中的碰撞冲击会影响其使用寿命。首先,通过振动信号监测丝杠副的工作状态,有助于评价丝杠副的运行质量。根据碰撞与动力学分析得到滚珠的特征球通频率公式;其次,提出了基于遗传和粒... 滚珠丝杠是数控机床中常见的精密传动部件,在工作过程中的碰撞冲击会影响其使用寿命。首先,通过振动信号监测丝杠副的工作状态,有助于评价丝杠副的运行质量。根据碰撞与动力学分析得到滚珠的特征球通频率公式;其次,提出了基于遗传和粒子群混合优化的变分模态分解方法,通过优化变分模态分解方法中的参数惩罚因子和模态数以寻求最优解;最后,通过支持向量机方法对滚珠丝杠副正常与故障的振动信号进行分类预测。结果显示,基于遗传粒子群共同优化的变分模态分解方法在对振动信号球通频率的提取中,分解得到的信号分量更清,具有较大优势。 展开更多
关键词 滚珠丝杠副 变分模态分解 优化设计 特征向量
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基于激光传感器的滚珠螺母型面测量 被引量：11
2
作者 王凯 欧屹 +2 位作者 曾石蔷 冯虎田 吴剑 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期39-49,共11页
为了实现滚珠螺母型面的快速精确测量,提出了激光测量方法并设计测量装置。首先,基于经直角棱镜反射的点激光轴向扫描的测量原理设计了螺母滚道型面检测装置,并根据滚道的数学模型提出轴法向转换的数据处理方法。然后,对直角棱镜的平移... 为了实现滚珠螺母型面的快速精确测量,提出了激光测量方法并设计测量装置。首先,基于经直角棱镜反射的点激光轴向扫描的测量原理设计了螺母滚道型面检测装置,并根据滚道的数学模型提出轴法向转换的数据处理方法。然后,对直角棱镜的平移和转角误差、激光偏移误差、激光倾斜误差建立模型进行分析。最后,设计工装对标准钢球和圆槽进行扫描,并对螺母滚道开展实际测量。结果显示,完成误差标定后,经棱镜反射的点激光扫描圆弧轮廓的测量误差在3.1μm以内,标准差在2.2μm以内。对螺母滚道的扫描图像完整有效,总体精度满足螺母滚道型面的测量要求。 展开更多
关键词 型面检测 螺母型面参数 点激光扫描 数据处理 误差分析
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链式刀库运动精度检测方法研究 被引量：4
3
作者 李强 韩军 +2 位作者 汪满新 欧屹 冯虎田 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期135-145,共11页
刀库及自动换刀装置（ATC）的主要功能是存储刀具和交换刀具,其性能特别是刀库的运动精度影响着大型数控机床或加工中心是否能迅速、准确地完成换刀,是影响机床可靠性的关键因素。为研究链式刀库的性能尤其是刀柄的运动精度,主要包括每... 刀库及自动换刀装置（ATC）的主要功能是存储刀具和交换刀具,其性能特别是刀库的运动精度影响着大型数控机床或加工中心是否能迅速、准确地完成换刀,是影响机床可靠性的关键因素。为研究链式刀库的性能尤其是刀柄的运动精度,主要包括每个刀位及整体的定位精度和重复定位精度,提出一种基于激光位移传感器和标准刀柄补偿的链式刀库运动精度检测方法。针对链式刀库顺时针和逆时针两种方向的运动,设计合适的工装并利用两个激光位移传感器间接测量得到刀柄装夹圆的圆心。通过将基准坐标下所测的标准刀柄装夹圆圆心坐标对所测的模拟刀柄装夹圆圆心坐标进行补偿,得到参考坐标系下模拟刀柄装夹圆圆心坐标,从而确定链式刀库每个刀位和整体的运动精度,估计所测链式刀库的故障阈值范围,为链式刀库故障预测提供了重要依据。 展开更多
关键词 链式刀库 运动精度 刀柄补偿 故障阈值
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双螺母滚珠丝杠副导程误差与摩擦力矩关系研究 被引量：6
4
作者 祖莉 林炜国 +2 位作者 张鲁超 欧屹 王凯 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期397-406,共10页
为了准确计算双螺母滚珠丝杠副的摩擦力矩,基于载荷和变形协调理论,分析了导程误差对载荷分布不均匀程度的影响,结合预紧力和滚珠形变提出双螺母滚珠丝杠副导程误差与摩擦力矩的关系模型。利用行程误差试验台测量不同精度等级丝杠的导... 为了准确计算双螺母滚珠丝杠副的摩擦力矩,基于载荷和变形协调理论,分析了导程误差对载荷分布不均匀程度的影响,结合预紧力和滚珠形变提出双螺母滚珠丝杠副导程误差与摩擦力矩的关系模型。利用行程误差试验台测量不同精度等级丝杠的导程误差,并将各丝杠分别匹配同一套螺母、垫片、滚珠,组成丝杠副,测量滚珠丝杠副的摩擦力矩。结果表明,在考虑滚珠丝杠导程误差和滚珠载荷分布不均的情况下,导程误差与摩擦力矩呈线性关系,不同精度等级丝杠对应的摩擦力矩计算结果与试验值的相对误差为0~8.79%,均小于文献[6]模型的计算结果,从而验证了本文模型的有效性。 展开更多
关键词 双螺母滚珠丝杠副 导程误差 载荷分布 预紧力 摩擦力矩
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滚珠滑块型面测量的误差分析及试验验证 被引量：1
5
作者 王凯 欧屹 +2 位作者 冯虎田 陈贤高 徐小韵 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1-10,共10页
为了实现滚珠滑块型面的快速准确测量,基于点激光扫描原理设计了滑块型面检测装置,并依此建立了滚道倾斜扫描模型。然后对传感器的安装误差进行仿真分析,提出标准圆棒的误差标定补偿方法;同时建立光线的倾斜照射模型,结合求解照射圆柱... 为了实现滚珠滑块型面的快速准确测量,基于点激光扫描原理设计了滑块型面检测装置,并依此建立了滚道倾斜扫描模型。然后对传感器的安装误差进行仿真分析,提出标准圆棒的误差标定补偿方法;同时建立光线的倾斜照射模型,结合求解照射圆柱的倾斜角的方法,分析不同情况下光线的倾斜照射误差。随后,设计工装对圆棒外轮廓半径进行测量,结果表明传感器安装误差补偿后的测量精度明显提高,点激光在一定角度下倾斜照射精度为3.5μm,标准差在1.2μm以内,结合滑块滚道的实际测量图像,验证本测量方案具有可行性。 展开更多
关键词 型面测量 激光三角 倾斜照射 安装误差
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滚珠丝杠副精度保持性评估试验研究 被引量：11
6
作者 林炜国 祖莉 +2 位作者 冯虎田 周长光 王凯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期196-205,共10页
为了完善滚珠丝杠副精度保持性评估体系,针对现阶段精度保持性评估指标的局限性,提出行程误差失效、行程误差退化速率、预紧力失效次数、预紧力退化速率以及异常次数5个评估指标,并说明了各指标的计算方法。然后基于转数折合算法、max-... 为了完善滚珠丝杠副精度保持性评估体系,针对现阶段精度保持性评估指标的局限性,提出行程误差失效、行程误差退化速率、预紧力失效次数、预紧力退化速率以及异常次数5个评估指标,并说明了各指标的计算方法。然后基于转数折合算法、max-min归一化算法以及层次分析法提出滚珠丝杠副精度保持性综合评估算法。随后,对4套3210和2套3212型滚珠丝杠副进行精度保持性评估试验,试验结果表明,预紧力失效以及异常次数增多均会加快行程误差退化,验证评估指标的必要性。同时,使用所提方法对试验结果进行评估,得出所有样件的精度保持性水平排序为3>4>2>1>6>5,解决了雷达图、传统方法无法综合得出各个样件精度保持性水平排序的问题,验证评估方法的可行性。 展开更多
关键词 滚珠丝杠副 精度保持性 行程误差 预紧力 层次分析法 综合评估
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精密行星滚柱丝杠副行程误差影响因素试验研究 被引量：7
7
作者 郑伟 祖莉 王凯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期214-224,共11页
行程误差是评价行星滚柱丝杠副精度的重要参数,但关于行程误差影响因素及建模的研究较少。因此,首先对行星滚柱丝杠副行程误差影响因素进行分析,包括加工误差、安装误差及变形误差;然后,基于各项误差转换建立行程误差模型并对各项误差... 行程误差是评价行星滚柱丝杠副精度的重要参数,但关于行程误差影响因素及建模的研究较少。因此,首先对行星滚柱丝杠副行程误差影响因素进行分析,包括加工误差、安装误差及变形误差;然后,基于各项误差转换建立行程误差模型并对各项误差进行测量;最后,使用行程误差试验台测量了4根行星滚柱丝杠副的丝杠行程误差和6种不同负载工况下的丝杠副行程误差。试验结果表明,加工工艺水平和安装精度对行程误差指标的影响较大,丝杠副行程误差随负载的增加而增加,表明负载增加产生的变形误差对行程误差的影响较大,丝杠行程误差试验值与模型计算值的相对误差为1.62%~4.37%,丝杠副的相对误差为1.81%~6.53%,验证了模型的有效性,可为进给系统传动精度的分析提供参考。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠副 行程误差 误差分析 弹性变形
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滚动直线导轨副额定静载荷算法修正及测定 被引量：6
8
作者 王晓艺 周长光 +2 位作者 钱超群 冯虎田 潘凯 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期147-155,共9页
根据广泛使用的滚动直线导轨副静刚度模型,经国内外试验研究表明,被测样件的静刚度真实值不超过该模型理论计算值的60%。这意味着滚动直线导轨副的额定静载荷真实值也会与理论值存在较大偏差。利用国际标准ISO 3408-4中的精度系数far,... 根据广泛使用的滚动直线导轨副静刚度模型,经国内外试验研究表明,被测样件的静刚度真实值不超过该模型理论计算值的60%。这意味着滚动直线导轨副的额定静载荷真实值也会与理论值存在较大偏差。利用国际标准ISO 3408-4中的精度系数far,反推滚动直线导轨副的等效承载滚珠个数。并进而基于国际标准ISO 14728-2中额定静载荷的定义和计算公式,提出一种滚动直线导轨副额定静载荷修正算法。为了验证修正算法的正确性,利用一种滚动直线导轨副载荷-位移同步测量装置,通过步进加载下的载荷与位移曲线,对8根滚动直线导轨副的额定静载荷进行了测量。试验结果表明,被测样件的标称额定静载荷值与其实测值的相对误差超过110%,而修正算法的相对偏差则不超过14.14%。 展开更多
关键词 滚动直线导轨副 额定静载荷 刚度 承载滚珠个数 精度系数
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滚柱直线导轨副磨损系数计算与试验研究 被引量：2
9
作者 陈虎 周长光 +2 位作者 梁医 冯虎田 沈俊琬 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第4期14-18,共5页
磨损系数是表征滚柱直线导轨副耐磨性的重要参数,然而目前关于滚柱直线导轨副磨损系数的计算方法和试验研究较为缺乏。基于Archard磨损理论,考虑滚柱直线导轨副滑块沿导轨往复运动的特点,引入了修正系数。结合滚柱与滚道间的接触载荷以... 磨损系数是表征滚柱直线导轨副耐磨性的重要参数,然而目前关于滚柱直线导轨副磨损系数的计算方法和试验研究较为缺乏。基于Archard磨损理论,考虑滚柱直线导轨副滑块沿导轨往复运动的特点,引入了修正系数。结合滚柱与滚道间的接触载荷以及滑动速度,建立了新的滚柱直线导轨副磨损系数计算模型。搭建了滚柱直线导轨副加载运转试验系统,测量得到了两根滚柱直线导轨副的摩擦力变化曲线。试验结果表明,滚柱直线导轨副在磨损过程中的摩擦力呈现先快速下降,再缓慢下降,最后小幅度上升的趋势,测得两根样件的磨损系数分别为1.57×10^(-13)和1.16×10^(-13),均处于10^(-13)这一数量级,这一磨损系数可以用于滚柱直线导轨副磨损相关研究。 展开更多
关键词 滚柱直线导轨副 磨损系数 摩擦力 滚道磨损
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滚珠丝杠副传动效率的模型建立及试验研究 被引量：3
10
作者 张敏华 祖莉 徐子杰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期175-183,共9页
传动效率是衡量滚珠丝杠副的传动性能的重要指标,目前传动效率的研究对接触面的摩擦润滑情况缺少深入分析,试验研究较少且多是针对某型号样件。为了得到更符合实际情况的传动效率模型并对传动效率影响因素进行分析,基于载荷分布理论,分... 传动效率是衡量滚珠丝杠副的传动性能的重要指标,目前传动效率的研究对接触面的摩擦润滑情况缺少深入分析,试验研究较少且多是针对某型号样件。为了得到更符合实际情况的传动效率模型并对传动效率影响因素进行分析,基于载荷分布理论,分析考虑工艺误差的滚珠丝杠副承载运动情况,再结合弹流润滑理论得到滚珠丝杠副在不同工况下的摩擦系数变化规律,从而得到新的传动效率模型,再对传动效率影响因素进行计算和分析,最终设计试验验证传动效率模型并分析不同轴向负载、转速、预紧力、润滑粘度对传动效率的影响。试验结果表明新模型的计算值与试验值的相对误差最大为6.42%,验证了新模型的有效性与合理性。 展开更多
关键词 滚珠丝杠副 工艺误差 弹流润滑 传动效率模型 影响因素 试验研究
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