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1、-范文最新推荐-1 / 10Pro/E 滚珠丝杠副综合性能测试台设计仿真摘要针对滚珠丝杠副综合性能的测试要求，结合国内外高速滚珠丝杠副测试技术的发展，设计能够对滚珠丝杠副综合性能进行动态测量的测试系统。该试验台可以对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、温位移、噪声、定位精度等综合性能参数进行测试。根据测控系统的测试指标和性能要求,论文研究的内容包括：首先对滚珠丝杠副综合性能测试系统进行总体方案设计；其次用 Pro/E 软件进行测试台的三维结构设计并画出其零件和装配二维图；第三，根据测试要求完成电机和各传感器的选型，构建了测试台的测控系统；最后，用 Visual Basic 6.0 软件设计了控制系
2、统的人机界面并编写出数据采集程序。9871关键词滚珠丝杠副，综合性能，结构设计，测控系统毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleDesign of a comprehensive property test bench for ball screwAbstractBased on the test requirement for ball-screw and combined with the test technology development of ball-screw, a test bench for the ball-screw is developed. This test be
3、nch can test the acceleration, speed, temperature variation, thermal deformation, accuracy of positioning and noise of ball screw units.According to the test indexes and performance requirements of the measurement and control system, the overall design of the comprehensive property test bench for ba
4、ll screw is performed. Secondly, the three-dimension structure of the test bench is designed by using Pro/E software and the two-dimension drawings are designed. Third, based on the test requirements, after the selection of -范文最新推荐-3 / 10the motor and the sensors, build the measurement and control s
5、ystem are established. Finally, the human-machine interface of the system and a data acquisition procedure are realized by using Visual Basic 6.0 software.Keywordsball screw unit, comprehensive property, mechanical structure, test system 滚珠丝杠副作为一种高效、节能、高精度、低成本的传动与定位元件，已经广泛地应用于机械、航天航空、卫星、仪器仪表、核工业等各个领
6、域4。它具有以下特点：（1）传动精度高滚珠传动精度主要是指丝杠的进给精度和轴向定位精度。经过淬硬和精磨螺纹滚道后的滚珠螺旋丝杠副具有较高的进给精度。当采用预紧螺母时，能完全消除轴向间隙。如果预紧力适当，在不增加驱动力矩和基本不降低传动效率的前提下，能提高传动系统的刚度和定位精度。并且由于滚珠螺旋传动的摩擦小，运行过程中的温升小，因此不但进给速度稳定，而且丝杠尺寸也非常稳定，具有较好的定位精度和重复定位精度。（2）传动效率高在滚珠丝杠副中，丝杠和螺母的相对运动借助于滚珠的作用，把滑动接触变成了滚动接触，以极小的滚动摩擦代替了传统丝杠的滑动摩擦。滚珠丝杠副传动效率达 90%以上，理论值可高达 98
7、%。这些效率的数值，相当于滑动螺旋传动的 24 倍。整个传动的驱动力矩减少至滑动丝杠的 1/3 左右，发热率也因此大幅降低。如图 1.2 所示。图 1.2 丝杠副传动效率图（3）传动的可逆性-范文最新推荐-5 / 10滚珠丝杠副螺旋传动过程中没有滑动粘滞摩擦，消除了传动过程中可能出现的爬行现象。因此它既可以将回旋运动变成直线运动（简称正传动） ，又可以将直线运动变成回旋运动（简称逆传动） ，而且逆传动效率也同样可以高达 98%。因此，与滑动螺旋传动相比，滚珠螺旋传动的具有可逆性特点（4）同步性能好5由于滚珠螺旋传动的滚动摩擦特性，静摩擦阻力几乎与运转速度无关，静摩擦力矩极小，启动摩擦力矩与运动
8、摩擦力矩十分接近，因此，运动启动时无颤动，低速下运转无爬行。这不但缩短了起动时间，消除了滑移现象，而且大大提高了传动的灵敏度和准确度，具有持续平稳运行的特点。采用多套滚珠丝杠副传动同时驱动同一装置或几个相同的部件时，启动的同时性、运行中的速度和加速度等都具有很好的一致性，这就是所说的同步性。 1.4 本课题研究内容本课题要求设计一个滚珠丝杠副综合性能试验台，能测量滚珠丝杠副的摩擦力矩、速度与加速度、DN值、定位精度与重复定位精度、温升与噪声等物理量。通过该试验台的设计，熟悉测控系统的原理和基本结构，掌握传感器的使用方法和测试软件的设计方法，培养综合运用所学的理论知识去解决实际问题的能力，为今后
9、从事实际工程设计打下基础。在分析滚珠丝杠副综合性能的测试需求基础之上，论文研究内容包括：测试系统总体设计、测试台机械结构设计、测控系统设计和控制软件部分设计等。2 测试系统总体设计2.1 系统设计的基本要求和原则2.1.1 系统设计基本原则 16（1）尽可能使用标准化元部件，如传感器、电机、滑动导轨、轴承等，以提高测试系统的稳定性和可靠-范文最新推荐-7 / 10性。（2）测试系统易于操作和使用。软件方面要求界面简单、便于操作，硬件及机械方面则要求各硬件的安装和设置简单方便，如传感器的标定、滚珠丝杠副和轴承等零件的拆装。（3）系统软件界面友好，可操作性强。各功能模块简单明了，操作简单，易学易懂
10、。（4）功能先进，易于维护。为了适应机械零部件和测试系统的发展和更新换代的需要，设计出的滚珠丝杠副测试系统必须拥有较先进的功能，选用满足现代需求的软件和硬件，确保高速滚珠丝杠副综合性能测试系统的可靠性和先进性。2.1.2 系统设计基本要求 17（1）经济型要求。在设计测试系统时不应盲目追求复杂高级的方案，只要能满足测试功能要求即可。采用尽量简单的方案能使测试系统可靠性高，成本低，操作简便。在考虑经济性时，不应仅限于仪器的制造成本，还应考虑仪器的使用成本，综合考虑其经济效果，从而制定出正确的方案。 根据系统结构原理图，以及滚珠丝杠副的测试技术要求,确定了滚珠丝杠副综合性能测试系统主体由数据采集系
11、统及主轴伺服控制系统组成。数据采集系统实现动态条件下对滚珠丝杠综合性能参数(温升、加速度、扭矩、温位移、噪声、定位精度等)的采集与处理。主要由对滚珠丝杠副丝杠综合性能参数进行感知的各类传感器(温度传感器、加速度传感器、扭矩传感器、温位移传感器、噪声传感器、长光栅等)以及 NI6251 高速数据数据采集卡，工控机组成。主轴伺服控制系统实现动态测量时对主轴运动方式的控制。主要由 GTGT200-SV 运动控制器、交流伺服电机、驱动器、工控机等组成。控制系统结构原理图如图2.2 所示。图 2.1 系统结构原理图-范文最新推荐-9 / 10图 2.2 控制系统结构原理图整个测试系统的测试原理:由工控机
12、发送运动控制指令给运动控制器，运动控制卡接收到运动指令后向驱动器发送信号，驱动器将运动信号发送给伺服电机，由伺服电机带动丝杠进行高速运动。主轴伺服控制系统驱动伺服电机顺时针和逆时针旋转，滚珠丝杠副将伺服电机的顺逆旋转运动转换为螺母及滑块平台的往复直线运动。滑块的重量可以根据滚珠丝杠副的实际负重加以调整。工控机中安装采集和数据处理软件，通过各种接口、数据采集卡和转换器等将传感器输出的信号采集到工控机中，然后利用软件进行数据存储、曲线绘制和检测报告的打印等操作。2.3.1 数据采集系统在滚珠丝杠副综合性能测试系统中，需要对多路信号进行数据采集。为了使各通道间无相差即在时间上每个采样点是同步的，每个通道都必须有各自独立的采样保持器和 A/D 转换器。这样的结构形式可以对各通道输入进行同步高速数据采集。数据采集的结构如图 2.3 所示。
