基于STC89C52单片机的滚珠丝杠副刚度检测系统

介绍了一种基于STC单片机的滚珠丝杠副轴向静刚度检测系统,该系统采用串行A/D转换芯片TLC2543实现对测力传感器和电感测微仪输出信号的采集和处理。设计了以测力传感器输出信号为基准的刚度检测方案,并采用RS-232作为通信接口,对滚珠丝杠副的静刚度曲线进行实时显示。     

基于STC89C52单片机的滚珠丝杠副刚度检测系统

介绍了一种基于STC单片机的滚珠丝杠副轴向静刚度检测系统,该系统采用串行A/D转换芯片TLC2543实现对测力传感器和电感测微仪输出信号的采集和处理.设计了以测力传感器输出信号为基准的刚度检测方案,并采用RS-232作为通信接口,对滚珠丝杠副的静刚度曲线进行实时显示.     

汽车制动系统用滚珠丝杠副振动检测方法

针对汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动检测技术进行研究. 根据汽车制动系统用滚珠丝杠副的结构、尺寸和运动特征,提出振动检测方法,研制振动检测设备;基于运动学得出滚珠丝杠副在螺母旋转条件下的滚珠公转角速度、自转角速度及滚珠通过反向器频率的表达式;以某电动助力制动系统用滚珠丝杠副为试验对象,在螺母旋转驱动以及不同转速条件下测量丝杠沿轴向和径向的振动. 通过分析振动幅值的时频分布特征,发现被测丝杠副在滚珠通过反向器频率及其倍频附近具有较大的振动幅值. 采用一倍频程均方根(RMS)评价汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动水平,得到滚珠丝杠副的振动能量在不同转速条件下的倍频程分布特征.     

滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统的研制

滚珠丝杠副是数控机床等机械设备中的重要传动部件,其摩擦力矩特性直接影响设备的动态性能。本文介绍了一种基于80C552单片机的滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统。系统采用高精度压力传感器,测量精度高;测量过程中摩擦力矩和测量位置可以在屏幕实时显示,微机自动进行数据处理并保存记录和打印数据、曲线,提高了测量精度和工作效率。     

滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统的研制

滚珠丝杠副是数控机床等机械设备中的重要传动部件，其摩擦力矩特性直接影响设备的动态性能。本文介绍了一种基于80C552单片机的滚珠丝杠副摩擦力矩测量系统。系统采用高精度压力传感器，测量精度高；测量过程中摩擦力矩和测量位置可以在屏幕实时显示，微机自动进行数据处理并保存记录和打印数据、曲线，提高了测量精度和工作效率。     

滚珠丝杠副运动精度在线测量系统设计与分析

滚珠丝杠副运动精度是试验台检测的主要指标,而现在的检测手段多为离线检测,操作复杂且定位难度较高。通过设计开发一种滚珠丝杠副运动精度在线测量系统,可以实现其在线检测,对于提高检测效率和检测精度具有重要意义。文章围绕在线测量系统的硬件、原理、通讯、测量界面与结构,设计了一种滚珠丝杠副运动精度在线测量系统,并与3 m激光行程误差测量仪对同一根丝杠进行精度检测试验,对其测量值进行对比分析。结果表明:设计的在线测量系统与3 m激光行程误差测量仪相比较,前者对环境要求不高、偶然性误差小,测量曲线相对平滑,而后者测量曲线波动比较密集;两者测量曲线特征值差值小于1μm,在容许误差范围内。     

滚珠丝杠副返向器磨损的动力学仿真分析研究

滚珠丝杠副返向器磨损的动力学的仿真研究可为滚珠丝杠副返向器设计、安装以及故障诊断提供理论依据。文章应用多体动力学软件ADAMS建立了滚珠丝杠副的动力学仿真模型,分析了返向器磨损所造成的动力学性能变差的原因,以内循环滚珠丝杠副为例,通过分析返向器回珠曲线的几何特性,建立了滚珠在返向器中的速度方向变化模型,对滚珠出、入口处两种不同磨损位置的返向器进行了动力学性能对比分析。结果表明:返向器的磨损会造成滚珠速度方向的突变,致使楔紧效应增大,滚珠在通过磨损点时,会造成周期性的振动特性和接触力、接触时间的增大;回珠曲线在连接点处的曲率的减小,可提高返向器在入口处和出口处的耐磨损性能,降低滚珠的冲击和摩擦损失。     

高速滚珠丝杠副非赫兹接触应力计算

目的：在滚珠丝杠副运动过程中,滚珠与滚道之间的摩擦和磨损导致滚珠丝杠副精度衰退,降低其精度保持性。针对高速滚珠丝杠副螺旋线滚道接触区域的非对称性,采用传统的赫兹接触理论对丝杠和螺母滚道接触几何形状和关系的计算存在较大误差的问题,本文提出了一种基于最小余能原理对高速滚珠丝杠副滚珠与滚道之间的法向接触应力进行分析计算的方法。 方法：首先基于Frenet-Serret坐标转换公式建立滚珠丝杠副坐标系,对滚珠与滚道接触点处的接触情况进行几何描述,并通过二维插值算法重新进行网格划分以便于后续的接触力学分析;对滚珠与滚道之间的接触区域和控制方程进行离散化分析,提高数值计算的精确性;为了解决接触问题计算求解过程复杂、收敛速度缓慢的问题,本文通过运用变分原理将接触问题转化极值问题,采用共扼梯度法进行循环迭代来实现快速收敛求解,提高接触问题数值解法的计算效率,求解出滚珠与滚道之间的接触应力分布;由于接触表面变形的计算相当于求影响系数矩阵与法向压应力之间的卷积,因此二维卷积运算和对应的二维快速傅里叶变换被用于求解接触问题的数值解。在数值求解中,主要的计算量集中在弹性变形的计算上,使用二维快速傅里叶变换（FFT）技术方便快速地计算接触区域弹性变形。 结果：将最小余能原理与赫兹接触理论分别用于求解光滑的球与平面之间的弹性接触应力分布,将两种计算方法得出的结果进行对比,计算数值重合度很好,验证了基于最小余能原理求解接触应力分布的正确性;基于最小余能原理分析螺旋升角对滚珠与滚道接触点处的接触面积和弹性变形的影响,并将该方法所得结果与赫兹接触理论计算结果进行对比分析,发现赫兹接触解与最小余能非赫兹接触精确解相比,随着滚珠丝杠副滚道螺旋升角的增大,丝杠与滚珠接触点A处的误差始终大于螺母与滚珠接触点B处的误差,丝杠滚道与滚珠接触点A处非赫兹解接触应力峰值逐渐变小,螺母滚道与滚珠接触点B处非赫兹解接触应力峰值逐渐增大,且接触点A处应力峰值始终大于接触点B处峰值。 结论: 随着数控机床高速高精化发展,具有大螺旋升角的高速滚珠丝杠副应用越来越广泛。由于高速滚珠丝杠副接触区域非对称性大,因此避免采用赫兹接触理论计算所带来的误差也显得越发重要。最小余能原理与赫兹接触理论两种方法计算所得滚珠与滚道接触区域的面积和长短轴有所不同。最小余能原理非赫兹接触计算方法可以准确计算滚珠和滚道接触区域应力分布,并且可以全面和准确的计算滚道磨损带的宽度和深度。因此,采用最小余能非赫兹接触解可以有效提高滚珠丝杠副接触应力分布计算精度,保证滚珠丝杠副的精度保持性。     

面向数控机床智能化的滚珠丝杠副研究进展

随着数控机床智能化的发展,滚珠丝杠副已是高性能数控机床不可或缺的功能部件。直线进给是数控机床最主要的进给形式之一,滚珠丝杠副作为普遍应用的直线进给机构,具有传动效率高、磨损小、寿命长及自锁特性等优点。文章围绕机床数控技术的发展阶段,分析了数控机床向智能化方向发展的现状,从滚珠丝杠副的典型失效形式及表现、多种失效检测方法、智能维护以及误差补偿等方面综述了滚珠丝杠副的研究进展,并展望滚珠丝杠副的多元化发展方向。     

基于FPGA的滚珠丝杠螺旋线误差动态检测系统

针对目前广泛应用的滚珠丝杠螺旋线误差检测系统的不足,对传统测量仪器进行了改造,以长光栅作为长度测量基准,圆光栅作为角度基准,设计以现场可编程门阵列（FPGA）为核心电路的计算机测量系统方案。FPGA完成测量信号的逻辑转换和数据测量,数据的处理、显示和通讯等由51单片机完成。测量过程中螺旋线误差和测量位置可在屏幕实时显示,系统稳定性好、测量效率高。     

基于图像处理的人和机械手象棋对弈系统实现

综合运用数字图像处理、串口通信和PLC技术实现了人和机械手面对面的象棋对弈系统。棋子的位置信息由摄像头实时传给计算机,根据这些位置信息被判断处理后的结果,计算机给PLC发相应的指令来控制机械手的下棋动作。将图像处理学科中的图像分析与图像识别技术运用于对机械手操作目标的监测与识别,可满足系统的要求。     

基于FPGA的滚珠丝杠螺旋线误差动态检测系统

针对目前广泛应用的滚珠丝杠螺旋线误差检测系统的不足,对传统测量仪器进行了改造,以长光栅作为长度测量基准,圆光栅作为角度基准,设计以现场可编程门阵列(FPGA)为核心电路的计算机测量系统方案.FPGA完成测量信号的逻辑转换和数据测量,数据的处理、显示和通讯等由51单片机完成.测量过程中螺旋线误差和测量位置可在屏幕实时显示,系统稳定性好、测量效率高.     

四轴抛光平台综合误差建模及分析

针对两个直线电机驱动的以气浮平台和两个旋转台为主要运动单元的四轴抛光系统,利用多体系统理论,建立了同时考虑位置误差和方向误差的综合误差模型。运用激光干涉仪对气浮平台各单项几何误差和旋转台的定位误差进行测量。对测量结果分析发现,气浮平台定位误差没有明显的线性增加或减小的趋势,竖直直线度大于定位误差和水平直线度,与传统滚珠丝杠驱动的运动平台误差相比有很大的不同。通过将试验与理论相结合的定量研究,得到了在气浮平台单项几何误差及其相互之间的垂直度误差共同影响下的两轴联动工况下综合误差的位置和方向分量,发现气浮平台综合误差竖直方向的分量很显著,揭示了气浮平台产生几何误差的原因,为抛光平台的几何误差补偿提供了理论依据。     

利用图像处理技术测量丝杠螺距的机器视觉系统

为解决接触式测量方式损伤工件以及测量设备造价昂贵的问题, 设计一种基于机器视觉的低成本、高精度的丝杠螺距测量系统。该系统依靠MATLAB平台搭建, 由图像采集系统、机械系统、步进控制系统、图像和数据处理4个子系统构成。利用亚像素图像拼接算法拼接丝杠子图像从而获得完整的丝杠图像, 通过图像增强、降噪等预处理方法改善图像质量, 采用形态学边缘提取和亚像素边缘定位的组合算法精确提取丝杠边缘, 并由数据处理程序自动测量螺距误差。试验结果表明, 机器视觉系统和标准仪器(JCS-040A)对3种型号滚珠丝杠螺距测量结果的相对误差分别不超过0.04%、0.06%、0.09%, 该方法应用于丝杠工业测量中的可行性得以验证。     

基于ANSYS Workbench的滚珠丝杠副模态分析

针对滚珠丝杠副在外力作用下容易产生变形、振动等特点,以滚珠丝杠副为研究对象,应用Solid Works软件建立滚珠丝杠副三维装配体模型,简化后导入到ANSYS Workbench软件中,在对模型设置约束条件和划分网格后,对其进行模态分析,结果表明:滚珠丝杠副的前六阶振型都为弯曲变形振动,在第六阶固有频率下,丝杠正中位置振动幅度最大,为滚珠丝杠副的薄弱环节。     

基于PLC控制的铝锭冷却系统的设计

介绍一种应用于铝锭铸造机生产线上的铝锭自动喷淋冷却系统,该系统主要基于西门子PLC控制,利用传感器对脱模铝锭行走位置进行信号检测,采用链条输送的同时完成水浴浸泡和喷淋冷却,从而达到铝锭出库的标准温度,末端设置吹风系统吹干铝锭表面残留水分,同时借助于网络数据实时传输将温度信息反馈给西门子PLC主站。提高了生产线的自动化程度和生产效率,降低了人工成本,提高了企业的经济效益。     

基于竞争失效模型的滚珠丝杠副可靠性设计建模

以双螺母预紧滚珠丝杠副为研究对象,分析其失效机理,建立了性能退化失效与疲劳点蚀失效共存状态下的竞争失效模型.综合考虑滚珠直径、滚道半径、接触角、摩擦因数、运行速度等结构参数和使用参数与可靠性指标之间的关系,建立了滚珠丝杠副可靠性设计的数学模型,提出了滚珠丝杠副可靠性定量设计的方法,并通过样本分析验证了该方法的有效性.     

基于刚度控制的六轴工业机器人零力跟踪模型

针对传统的通过操作示教盒移动六轴工业机器人到达指定位置效率低、过程复杂的问题,以Ethernet作为通信总线,将嵌入式系统引入六轴工业机器人的顺应性跟踪控制(零力跟踪)中,提出了一种基于刚度控制的六轴工业机器人零力跟踪模型.在该模型中,将六维力传感器上的力信号进行解耦与坐标变换,从而获得机器人末端的6个力的大小信息.通过刚度矩阵计算出输入位置控制器的偏移量,同时设计了一种轨迹预测算法来确定6个力的信息及下一个目标点的方向.最后,机器人根据运动学方程的逆解,调整相应的位姿.实验结果表明:该机器人末端分别在3个不同方向的牵引力的作用下,能平滑而快速地经过预定的轨迹,为直接示教系统中的顺应性跟踪控制提供了方法.     

基于刚柔耦合立卧式机床模型丝杠振频分析

为给具有不同切削特征的高精密立式机床和卧式机床选择合适的机床,本文以丝杠的振动特性为研究对象,采用有限元和虚拟仿真技术,建立高精密卧式机床和立式机床进给系统刚柔耦合模型,并对立式及卧式机床进给系统丝杠的振动特性进行仿真分析。仿真结果表明,无论是在z轴方向还是在x轴方向上,立式和卧式机床丝杠的位移变化都比较小,说明建立的进给系统模型的精密性较高;在本文所添加的材料属性和切削力的条件下,立式机床工作台运动特性比卧式机床剧烈,说明卧式机床的精度较高,所以在相同条件下应该选择卧式机床加工零件;无论卧式机床还是立式机床,工作台在z轴方向的位移变化比在x轴方向的位移变化剧烈。该研究为z轴方向的后期优化提供了理论基础。     

基于加速退化试验的滚珠丝杠副统计分析

为有效地获取滚珠丝杠副精度寿命特征,利用滚珠丝杠副磨损特征建立加速退化模型,并且根据设计的试验装置和试验过程的摩擦力矩值变化情况,采用参数估计方法进行退化数据的统计分析,获得不同应力水平下的滚珠丝杠副加速退化参数模型.同时,根据不同应力条件下实测的滚珠丝杠副摩擦力矩退化数据,计算出滚珠丝杠副定位反向变动量,为滚珠丝杠副的定位精度退化提供一种新的评价方法.建立的滚珠丝杠副加速退化模型针对其磨损进程极为缓慢的特性,利用该退化方法能较准确地推算出滚珠丝杠副精度寿命,能节约滚珠丝杠副试验费用、试验时间和指导滚珠丝杠副的设计.