【正文】 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者:侯陽(yáng)琨學(xué) 號(hào)：0901500317學(xué)院(系):機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化題 目:加工中心雙驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)支承直線進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與靜動(dòng)校核分析指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2013年5月畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控加工中心的重要組成部分，進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，靜動(dòng)態(tài)特性如何將直接影響到加工中心的加工精度。本文以雙滾動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)直線進(jìn)給進(jìn)給系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的研究狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹；利用三維造型軟件Pro/e，對(duì)雙驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的組成部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及裝配；并基于有限元的分析方法，利用ANSYS軟件對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的重要部件如工作臺(tái)、底座和滾珠絲杠進(jìn)行了模態(tài)分析，并對(duì)滾珠絲杠做了靜力分析，并進(jìn)行了壓桿穩(wěn)定的校核；在最后對(duì)“支撐部分壁厚對(duì)模態(tài)各階頻率的影響”做了分析。關(guān)鍵字 進(jìn)給系統(tǒng) 靜動(dòng)態(tài)分析 有限元 ANSYS畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要Title The analysis of static and dynamic characteristics of scrolling support linear feed system with dual drive of machining centerAbstractThe feed drive system is an important part of CNC machining center, The design and static and dynamic character of the feed system will directly affect the accuracy of machining center.Based on the feed system with dual drive as the research object, the present research status at home and abroad of the feed system of machine tool were introduced. We use software Pro/e to finish the design and modeling of the ponents of system. We use ANSYS software (based on FEM) to do the modal analysis of the table, the base and the ball screw. We also do the static analysis of ball screw and check the stability of pression bar of the Screw. Finally, we do the analysis of the influence of thickness of the support section to each order modal frequency.Keywords Feed system Static and dynamic characteristics ANSYS第 Ⅰ頁(yè) 共 Ⅰ 頁(yè)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）目 次1 緒論 1 研究背景 1 雙驅(qū)動(dòng)直線進(jìn)給系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 1 本文研究?jī)?nèi)容 32 雙絲杠驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 雙絲杠驅(qū)動(dòng)直線進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程 5 進(jìn)給系統(tǒng)要求的技術(shù)參數(shù) 5 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 滾珠絲杠選型 6 絲杠支承設(shè)計(jì) 8 伺服電動(dòng)機(jī)的選型 9 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 工作臺(tái)設(shè)計(jì) 12 底座設(shè)計(jì) 14 系統(tǒng)剛度的驗(yàn)算 153 雙驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的有限元建模與靜動(dòng)態(tài)分析 18 有限元及ANSYS簡(jiǎn)介 18 有限元方法簡(jiǎn)介 18 ANSYS簡(jiǎn)介 18 模態(tài)分析 19 模態(tài)分析簡(jiǎn)介 19 滾珠絲杠的模態(tài)分析及靜力學(xué)分析 19 工作臺(tái)的模態(tài)分析 26 底座的模態(tài)分析 30 模態(tài)對(duì)比分析 33結(jié) 論 36致謝 37參考文獻(xiàn) 38第 39 頁(yè) 共 39 頁(yè)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）1 緒論 研究背景數(shù)控即數(shù)字控制(Numerical Control，NC)，是數(shù)字程序控制的簡(jiǎn)稱。它是通過特定處理方式下的數(shù)字信息去自動(dòng)控制機(jī)械裝置進(jìn)行動(dòng)作，這種采用數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的技術(shù)稱數(shù)控技術(shù)，簡(jiǎn)稱數(shù)控[1]。如果部分或全部基本的數(shù)控功能是通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，則稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computer Numerical Control，縮寫為CNC)。數(shù)控車床則是指利用數(shù)字化技術(shù)來控制加工過程和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床。一個(gè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和水平已經(jīng)成為了衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化程度和綜合國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)[2]。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為了發(fā)達(dá)國(guó)家用來提高制造業(yè)水平的重要基礎(chǔ)，目前各個(gè)國(guó)家都在把發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)作為重要的發(fā)展戰(zhàn)略。日本由于數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展從而使得本國(guó)的制造業(yè)迅速崛起。到目前為止，以數(shù)控技術(shù)為主要代表的現(xiàn)代化制造技術(shù)已經(jīng)成為美國(guó)、日本和歐洲等先進(jìn)工業(yè)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。我國(guó)目前也正在采取各種積極措施來大力的發(fā)展我國(guó)的數(shù)控技術(shù)，以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)來振興我國(guó)的機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為了發(fā)展的重中之重。目前，在國(guó)內(nèi)比較低檔的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床系統(tǒng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但在生產(chǎn)設(shè)計(jì)高檔的數(shù)控車床系統(tǒng)方面在國(guó)際上仍處于相對(duì)劣勢(shì)的地位。 雙驅(qū)動(dòng)直線進(jìn)給系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀學(xué)者們已經(jīng)對(duì)滾珠絲杠直線進(jìn)給系統(tǒng)的精度以及靜動(dòng)態(tài)特性做了大量的分析和研究，提出來各種關(guān)于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及優(yōu)化方法。建立了大量的數(shù)學(xué)物理型進(jìn)行理論分析，并且借助各種三維模型軟件建立了的直線進(jìn)給系統(tǒng)的三維立體模型，還通過利用有限元分析的方法對(duì)直線進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行各種形變、應(yīng)力的分析，還進(jìn)一步進(jìn)行了模態(tài)分析等方面的研究。大連理工的戴曙總結(jié)了一套關(guān)于數(shù)控機(jī)床直線進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法以及其中比較重要的傳動(dòng)部件和滾珠絲杠及絲杠支承的計(jì)算設(shè)計(jì)方法。謝紅，高健等總結(jié)了加工中心的工作臺(tái)、滾珠絲杠副、伺服電機(jī)、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的選擇計(jì)算，還作了伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的傳動(dòng)精度計(jì)算、絲杠拉壓振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的驗(yàn)算[9]。山東大學(xué)的許向榮等對(duì)滾珠絲杠副的軸向剛度做了分析研究，并進(jìn)一步推導(dǎo)了單螺母滾珠絲杠螺母副的軸向剛度計(jì)算公式,分析了其影響因素,并運(yùn)用Matlab仿真軟件進(jìn)行了仿真,得出了其關(guān)系曲線[10]。東北大學(xué)的邱國(guó)富對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特性進(jìn)行了研究，并建立了進(jìn)給系統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并用ANSYS及Simulink對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的特性進(jìn)行了分析和動(dòng)態(tài)性能的仿真[11]。曹永峰完成了“數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給CAD系統(tǒng)”的研究與開發(fā)；薛東彬完成了基于Pro/E的滾珠絲杠參數(shù)化設(shè)計(jì)；安琦瑜，馮平法，郁鼎文等完成了基于 FEM研究方法 的滾珠絲杠直線進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析；趙萬軍完成了基于ANSYS的滾珠絲杠直線進(jìn)給系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性分析等等。Mizuho N對(duì)滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)建立動(dòng)力學(xué)模型，分析了絲杠變形對(duì)靜、動(dòng)特性的影響[67]。Cheng H E運(yùn)用有限元方法對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，并將靈敏度分析技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)特性分析中，提高了對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)靜、動(dòng)特性研究的準(zhǔn)確度[8]。以上這些傳統(tǒng)的較為成熟的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性分析的研究對(duì)象多為進(jìn)給系統(tǒng)的部件或者單滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給系統(tǒng)。為了更好的去適應(yīng)高速化高精度化的要求，改進(jìn)并提高滾珠絲杠的靜態(tài)動(dòng)態(tài)性能，一些學(xué)者和專家考慮將傳統(tǒng)的單滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，改為采用雙滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。現(xiàn)在很多發(fā)達(dá)國(guó)家已采用了雙滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)方式，將驅(qū)動(dòng)力盡可能作用于運(yùn)動(dòng)件的重心，可以在高切削速度和進(jìn)給速度條件下，減小扭轉(zhuǎn)變形，進(jìn)而提高進(jìn)給系統(tǒng)的整體剛度[10]如圖11所示，如果在機(jī)床的重心處有物體，并且不能直接將力加在重心處，可以將力平均分配到重心的兩