基于进给系统非线性静力学模型的机床加工误差预测

1

作者 李圣韬 张大卫 郑述国 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期208-219,共12页

为提高机床的加工精度,在机床设计阶段即确定导轨误差的目标,并对导轨误差与工件误差之间的映射关系进行了研究。首先,基于赫兹接触理论,构建了滚动体变形与载荷间的协调关系以及考虑滑块结构刚度的导轨副静力平衡方程;在此基础上,构造... 为提高机床的加工精度,在机床设计阶段即确定导轨误差的目标,并对导轨误差与工件误差之间的映射关系进行了研究。首先,基于赫兹接触理论,构建了滚动体变形与载荷间的协调关系以及考虑滑块结构刚度的导轨副静力平衡方程;在此基础上,构造了导轨副势能函数,通过势能分解建立了导轨副的等效刚度模型,并开展了有限元仿真验证。然后,基于滑块固定件有限元模型,构建了面向滑块位置节点的滑块固定件刚度矩阵,并基于最小势能原理,结合导轨副等效刚度模型建立了考虑滑块固定件结构刚度的多滑块系统中导轨与运动副间的误差映射关系,同样进行了有限元仿真验证。接着,基于多体系统理论建立了机床几何误差传递模型,得到了刀具的位姿误差。最后,借助几何运动学原理,开展工件三维离散点与刀具几何边界的布尔运算,构建了工件加工误差预测模型,从而建立了导轨误差与工件误差间的映射模型。以某型号机床为例,对比分析了导轨误差与转台误差对工件误差的影响,验证了所提出方法的可行性。研究结果可为机床的精度设计提供理论指导。 展开更多

关键词 导轨误差 工件误差 映射模型 多滑块系统 运动副误差

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滚珠丝杠副精密运动平台全行程定位精度预测及补偿 被引量：1

2

作者 唐勉志 唐皓 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第7期1188-1199,共12页

定位精度是衡量精密运动平台运动准确度的关键指标。该文通过分析高精度精密运动平台滚珠丝杠副的误差源,揭示定位精度传递规律,提出了一种以滚珠丝杠副为主要研究对象,覆盖宏(10 mm)、小(1 mm)、微(0.1 mm)行程尺度下的精密运动平台全... 定位精度是衡量精密运动平台运动准确度的关键指标。该文通过分析高精度精密运动平台滚珠丝杠副的误差源,揭示定位精度传递规律,提出了一种以滚珠丝杠副为主要研究对象,覆盖宏(10 mm)、小(1 mm)、微(0.1 mm)行程尺度下的精密运动平台全行程定位误差预测及补偿方法。首先,分析精密运动平台滚珠丝杠副的机械结构特点,提炼误差源信息。其次,分别分析滚珠丝杠副安装误差、装配误差和导程误差的形成特点,解耦各误差项信息,建立以滚珠丝杠副为对象的精密运动平台综合定位误差模型。最后,基于滚珠丝杠副-定位误差模型,分析宏、小、微行程下精密运动平台定位误差成因机理,揭示不同行程下滚珠丝杠副误差参数与精密运动平台定位误差的映射规律,形成全行程定位精度预测与补偿方法。实验结果表明,根据该误差模型,分别对20、2、0.2 mm行程下精密运动平台定位误差进行补偿,结果分别从13.7、7.9、4.6μm下降到2.0、1.5、1.0μm以下,精度有明显的提升。 展开更多

关键词 精密运动平台 全行程定位精度 滚珠丝杠副 误差预测 误差补偿

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少齿数齿轮传动精度设计及运动误差计算 被引量：11

3

作者 王保民 张国海 蒋学全 《机械设计》 CSCD 北大核心 2008年第3期44-46,共3页

提供了一种少齿数齿轮传动系统输出运动误差和回程误差角的计算方法。推导出了由切向综合公差引起的输出齿轮最大角度误差的计算公式和由法向侧隙引起的空回误差角的计算公式。使用这些公式可简单方便地进行齿轮链传动精度的计算。

关键词 少齿数齿轮副 运动误差 传动精度

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滚动直线导轨副的运动精度试验研究 被引量：6

4

作者 周传宏 孙健利 《机械设计》 CSCD 北大核心 2001年第2期20-21,共2页

通过滚动直线导轨副的运动精度试验 ,结合理论分析 ,对导轨副运动精度进行了深入的研究。

关键词 滚动直线导轨副 运动精度 误差均化 试验研究

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码垛机器人运动精度可靠性及其灵敏度分析 被引量：9

5

作者 王海芳 张恒 +2 位作者 皇甫一樊 褚天争 童晓颖 《中国工程机械学报》 北大核心 2016年第6期-,共6页

运动精度是评价机构质量的重要考核指标.针对码垛机器人四杆机构,运用矩阵法建立了机构输入,输出关系的运动精度分析模型.在考虑了基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,运用二阶矩和摄动法给出了码垛机器人四杆机构运动精度可靠性的... 运动精度是评价机构质量的重要考核指标.针对码垛机器人四杆机构,运用矩阵法建立了机构输入,输出关系的运动精度分析模型.在考虑了基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,运用二阶矩和摄动法给出了码垛机器人四杆机构运动精度可靠性的设计方法,并结合算例求出了不同间隙误差情况下机构位置精度的可靠性指标,并计算出其可靠度.结合可靠性的分析结果,运用可靠性灵敏度技术在算例中给出了码垛机器人四杆机构各随机参数可靠性灵敏度的变化规律. 展开更多

关键词 码垛机器人 连杆机构 运动副间隙 尺寸误差 可靠性 灵敏度

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滚动直线导轨副运动精度分析的遗传算法研究 被引量：3

6

作者 孙健利 钱明华 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期62-64,共3页

为了使滚动直线导轨副运动精度的动态检测结果精度提高 ,分析了直线度误差评定基准直线的求解过程 ,从而采用遗传算法对其进行寻优 ,详细讨论了采用遗传算法求解直线度误差的处理过程 ;对不同工况时的运动精度分别用首尾连线法、最小二... 为了使滚动直线导轨副运动精度的动态检测结果精度提高 ,分析了直线度误差评定基准直线的求解过程 ,从而采用遗传算法对其进行寻优 ,详细讨论了采用遗传算法求解直线度误差的处理过程 ;对不同工况时的运动精度分别用首尾连线法、最小二乘法及遗传算法进行了实例计算分析比较 。 展开更多

关键词 滚动直线导轨副 运动精度 直线度误差 遗传算法

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收发分体式四自由度激光测量系统耦合误差建模与补偿 被引量：5

7

作者 程真英 梅寒冰 +2 位作者 刘欣 雷英俊 李瑞君 《计量学报》 CSCD 北大核心 2021年第11期1409-1417,共9页

线性导轨广泛应用于精密机床和仪器,其运动精度直接影响所在设备的空间定位精度。针对团队前期研制的收发分体式四自由度激光测量系统可以测量导轨直线度、俯仰角和偏摆角,但其直线度与角度测量结果间存在耦合干扰问题,提出了一种误差... 线性导轨广泛应用于精密机床和仪器,其运动精度直接影响所在设备的空间定位精度。针对团队前期研制的收发分体式四自由度激光测量系统可以测量导轨直线度、俯仰角和偏摆角,但其直线度与角度测量结果间存在耦合干扰问题,提出了一种误差建模与补偿方法。根据激光测量系统的原理和结构,分析并确定了耦合误差的主要来源,利用矩阵光学及齐次坐标变换的方法建立了耦合误差的补偿模型。以雷尼绍XL-80型激光干涉仪为基准,对所建立的误差补偿模型进行了实验验证,结果表明:利用所建模型补偿后的直线度和角度测量误差均降低了75%以上。所提出的误差建模与补偿方法不但有助于提高四自由度激光测量系统的精度,同时也有助于降低其成本。 展开更多

关键词 计量学 几何运动误差 线性导轨 激光测量系统 四自由度 耦合误差建模

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含间隙复杂平面连杆机构的运动误差分析 被引量：3

8

作者 宋黎 杨坚 《湘潭大学自然科学学报》 CAS CSCD 1998年第4期84-87,102,共5页

采用连续接触模型和动态静力方法，利用５种考虑运动副间隙的基本二级杆组的通用子程序和辅助子程序，讨论了应用型转化理论分析含间隙复杂平面连杆机构运动误差的基本方法和步骤，从而推广了杆组法的应用．

关键词 运动副间隙 平面连杆机构 运动误差 连杆机构

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回转副测量安装位姿不确定性影响分析与评价 被引量：2

9

作者 向明 王智 +1 位作者 王德伦 吴南星 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期1210-1216,共7页

将测量仪轴线矢量描述为直纹面的直母线,直母线随回转轴一起误差运动,其轨迹形成直纹面,通过建立的直纹面几何模型分析测量仪安装位姿不确定性对测量结果影响,并提出一种消除仪器安装位姿不确定性影响的评价新方法.定义了球面像误差和... 将测量仪轴线矢量描述为直纹面的直母线,直母线随回转轴一起误差运动,其轨迹形成直纹面,通过建立的直纹面几何模型分析测量仪安装位姿不确定性对测量结果影响,并提出一种消除仪器安装位姿不确定性影响的评价新方法.定义了球面像误差和腰线误差去描述直纹面的误差运动范围,并通过优化得到全局不变量.采用全局不变量对主轴误差运动进行评价具有唯一性,可以剔除安装位姿不确定对测量结果的影响.通过Lion公司的双标准球测量仪实际测量得到主轴误差运动参数,通过3次安装实验优化结果对比,验证该方法的有效性. 展开更多

关键词 运动几何学 直纹面 不确定性 回转副 误差运动

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爬楼轮椅前腿机构的可靠度灵敏度分析 被引量：1

10

作者 张琦 曹东兴 +1 位作者 甘晓萌 范柳彬 《河北工业大学学报》 CAS 2020年第1期39-43,共5页

针对爬楼轮椅的前腿机构,其运动精度的高低影响着爬楼轮椅整机的稳定性,运用封闭矢量法建立了前腿机构运动输入、输出模型,在同时考虑了杆件尺寸制造误差和运动副间隙误差的基础上,建立了轮腿式爬楼轮椅前腿机构输出角度可靠度、灵敏度... 针对爬楼轮椅的前腿机构,其运动精度的高低影响着爬楼轮椅整机的稳定性,运用封闭矢量法建立了前腿机构运动输入、输出模型,在同时考虑了杆件尺寸制造误差和运动副间隙误差的基础上,建立了轮腿式爬楼轮椅前腿机构输出角度可靠度、灵敏度模型,利用MATLAB编写程序对建立的数学模型进行仿真分析,得出了机构在不同运动副间隙情况下可靠度的变化规律和其在不同参数下可靠性灵敏度的变化规律,为后期提高前腿机构的运动精度设计提供理论依据。 展开更多

关键词 爬楼轮椅前腿机构 尺寸制造误差 运动副间隙误差 可靠度 灵敏度

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掘进机导航用激光发射装置激光精度分析优化

11

作者 张乘风 陈洪月 +5 位作者 张德生 肖松 况旭 李涛 金波 李云成 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第8期229-232,共4页

激光发射装置是掘进机激光导航的主要部件。针对运动副间隙的存在对激光发射装置运动过程中所发射十字激光的精度的影响,通过弹簧优化法提高所发射十字激光的精度,完成误差补偿。首先通过ADAMS仿真模拟激光发射装置由于激光旋转头转动... 激光发射装置是掘进机激光导航的主要部件。针对运动副间隙的存在对激光发射装置运动过程中所发射十字激光的精度的影响,通过弹簧优化法提高所发射十字激光的精度,完成误差补偿。首先通过ADAMS仿真模拟激光发射装置由于激光旋转头转动不平衡而产生的激光误差,并得到各个关节处的运动副间隙分布情况。然后通过在构件间加装预紧弹簧,在一定程度限制关节处的间隙大小,进而提高激光发射装置十字激光的精度,完成对激光发射装置误差的补偿与激光精度的优化。 展开更多

关键词 激光精度 运动副间隙 弹簧优化 误差补偿

原文传递

爬楼轮椅后腿机构的运动精度可靠性分析 被引量：2

12

作者 郝振国 曹东兴 王强 《机械工程师》 2020年第6期22-25,28,共5页

轮腿混合式爬楼梯轮椅的后腿可以看作是典型的五杆机构,其运动精度的高低影响着爬楼轮椅爬楼梯的能力,运用封闭矢量法建立了后腿机构运动输入、输出模型,在同时考虑了杆件尺寸制造误差和运动副间隙误差的基础上,建立了轮腿式爬楼轮椅后... 轮腿混合式爬楼梯轮椅的后腿可以看作是典型的五杆机构,其运动精度的高低影响着爬楼轮椅爬楼梯的能力,运用封闭矢量法建立了后腿机构运动输入、输出模型,在同时考虑了杆件尺寸制造误差和运动副间隙误差的基础上,建立了轮腿式爬楼轮椅后腿输出角度可靠性、灵敏度模型,利用MATLAB对数学模型进行仿真,得出机构在不同运动副间隙情况下可靠性的变化规律和其在不同参数下可靠性灵敏度的变化规律,为以后提高后腿机构的运动精度提供了理论依据。 展开更多

关键词 五杆机构 尺寸制造误差 运动副间隙误差 运动精度 可靠性分析

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移动副离散误差运动的不变量评价方法 被引量：2

13

作者 王德伦 吴煜 +1 位作者 王智 董惠敏 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期1-9,共9页

提出了基于离散误差不变量的移动副误差运动评价方法。该方法不依赖于功能点与测量坐标系的选取,反映了误差运动的整体性质。通过6D高精度传感器获得运动刚体的6自由度误差参数。研究运动刚体上点、直线等几何特征的离散轨迹,并与理想... 提出了基于离散误差不变量的移动副误差运动评价方法。该方法不依赖于功能点与测量坐标系的选取,反映了误差运动的整体性质。通过6D高精度传感器获得运动刚体的6自由度误差参数。研究运动刚体上点、直线等几何特征的离散轨迹,并与理想曲线和曲面进行对比,建立了刚体上任意点的准线轨迹、任意方向的球面像曲线轨迹的误差评价模型。提取空间准线误差密度和球面方向误差密度两项为运动整体不变量,最小准线误差和最小球面像误差两项为运动特征不变量,以此作为误差运动的评价指标。开展了仪器不同安装位置的对比验证试验,结果表明,整体不变量与特征不变量评价指标是离散运动的固有性质,能更为准确客观地评价移动副的误差运动。 展开更多

关键词 移动副 误差运动 不变量 直纹面

原文传递

回转精度测评的运动几何学原理与不变量方法 被引量：4

14

作者 王智 董惠敏 王德伦 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期11-24,共14页

提出轴系回转精度测评的误差运动几何学原理,由转子误差运动、被测几何要素、传感器测试参数等三要素构造轴系回转精度测量的运动几何学模型,建立测量闭环矢量基本方程;推导出轴系误差运动参数测量的完备性条件,讨论回转误差运动参数测... 提出轴系回转精度测评的误差运动几何学原理,由转子误差运动、被测几何要素、传感器测试参数等三要素构造轴系回转精度测量的运动几何学模型,建立测量闭环矢量基本方程;推导出轴系误差运动参数测量的完备性条件,讨论回转误差运动参数测量的完备性及其演变形式,阐明各类回转精度测量数据与评价指标的运动几何学内涵。给出轴系回转误差运动的不变量定理,得到轴系回转误差运动的最小球面像曲线与最小准线,从而将轴系回转误差运动分解为角摆误差运动与平移误差运动,建立角摆误差运动不变量、平移误差运动不变量与各类回转精度指标之间的关系,形成轴系回转精度评价的不变量方法,有效地避免被测几何要素不同对测评结果的影响,为轴系回转精度的测量与评价提供理论依据。 展开更多

关键词 运动几何学 轴系 回转精度 误差运动 不变量

原文传递

六自由度电动平台电动缸附加运动误差量化分析 被引量：1

15

作者 孙文利 蔡洪 马建明 《导航与控制》 2015年第2期107-112,100,共7页

六自由度电动平台通过六个电动缸的协调伸缩和旋转运动,结合上下铰链的两自由度转动,实现上平台在三维空间的六自由度运动。由于电动缸通过螺旋副实现缸杆的直线运动,其直线运动与旋转运动之间存在螺旋关系,因此缸杆相对于缸筒的被动转... 六自由度电动平台通过六个电动缸的协调伸缩和旋转运动,结合上下铰链的两自由度转动,实现上平台在三维空间的六自由度运动。由于电动缸通过螺旋副实现缸杆的直线运动,其直线运动与旋转运动之间存在螺旋关系,因此缸杆相对于缸筒的被动转动会引起缸杆的附加直线运动,从而对六自由度电动平台的位姿精度产生影响。针对六自由度电动平台进行了运动学分析。在此基础上进一步计算了电动缸在平台运动过程中产生的被动螺旋附加运动,并对该运动引起的误差进行了量化分析。仿真结果表明,在六自由度电动平台运动过程中产生的被动螺旋附加运动误差达到毫米数量级,将会对平台的位姿精度产生显著影响。对于高精度运动平台来说,必须研究补偿算法对其进行补偿。 展开更多

关键词 六自由度电动平台 螺旋副 误差模型 螺旋附加运动 位姿精度

原文传递