数控机床进给系统设计分析实例——AD25X+X向进给伺服电机的选择分析

安阳工学院学报 JournalofAnyangInstituteofTechnology 2009年 数控机床进给系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 分析实例 ——AD25xX向进给伺服电机的选择分析 魏福贵1,2张明柱1 (1．河南科技大学，河南洛阳471003；2．安阳鑫盛机床股份有限公司，河南-受l'a455000) 摘要：在数控车床的设计开发过程中．需要进行大量的计算分析。以实际例子就数控丰床进给伺服电机的设计分析作了 简要介绍。 关键词：伺服电机；惯量；扭短 中图分类号：TG519 文献标识码：A 近年来，随着装备制造业的迅猛发展，数控技 术在装备制造业得到大幅度的应用。特别是在各 种数控机床以及数控机械设备方面，而机床制造 企业为适应市场的需求及技术进步不断推出各种 数控新品。在数控车床的设计开发过程中，需要进 行大量的计算分析。本文下面就对AD25X全功能 数控车床X向进给伺服电机进行选择分析．希望能 给从事设计开发以及数控化改造工作的技术人员 提供一些切合我公司实际的设计参考。 l控制型式选择 机床控制型式的选择依据机床的要求来定。 一般来讲，精度要求高时应采用全闭环控制。这类 数控机床带有位置检测反馈装置。位置检测装置 安装在机床工作台上。用以检测机床工作台的实 际位置，并和CNC比较；精度要求低时采用开环控 制，开环控制的机床比较稳定，反应快，调试方便， 维修简单；还有半闭环控制，介于闭环和半闭环之 间。通过对该机床精度，稳定性，成本和机床规格 等因素的综合考虑，确定采用半闭环控制型式。数 控系统选择FANUC0i—TC交流伺服控制器。 2电机类型选择 选择电机类型时．要根据总体设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的要 求，在满足主要技术性能的前提下，综合考虑电机 的参数。对于FANUC的进给伺服电机来说．分大 扭矩大惯量的aC系列和小扭矩小惯量的B系列 两大类。大惯量电机低速性能好，可与丝杠直联． 而且由于其本身惯量大，系统时间特性可预知，受 机械传动的影响小，容易调试．适于中等规格的数 控机床应用，故确定采用FANUC的aC系列电机。 3转动惯量的计算 3．1 回转运动件的转动惯量 屉孚=警(kg．ms) 其中：扣直径(m)； J一长度(m)； 旷钢的密度=7800kg／m2 丝杠外径为0．028m,1--0．824m。那么，由上式 可以得出：．肛翌盟：—n：x7800x0．—0284x0．824≈0．0004kg．m2肝1F一———■万—一 3．2直线运动件向丝杠折算的惯量 五锨[．}]2(kg。m2) Z万 其中：胁一质量张g，主要包括溜板、刀架、刀盘等)； 卜丝杠螺距(m)。 直线运动件质量M=300kg，丝杠螺距P=O．Olm。 那么．由上式可以得出： 艄00×[婴r≈o．0008kg．f 3．3联轴器的转动惯量 联轴器为外购件，根据联轴器样本(上海席特 传动)可以查出 Jr--O．O004kg．m2 收稿日期：2009--01一10 作者简介：魏福童(1975-)．男，安阳鑫立机床股份有限公司研发中心工程师，从事机床设计开发工作。 万方数据 第二期 魏福贵张明柱：数控机床进给系统设计分析实例 35 3．4折算至电机轴上的总惯量 J-J—j—J卸．00039+0．00076+0．0004—0．0016kg．m2 4电机扭矩计算 电机的扭矩选择很重要。直接影响机床的性 能和制造成本：在实际设计当中我们通常分两步 走，一是计算快速空载启动时所需的最大扭矩，再 一个就是计算机床重切时所需的最大扭矩。以两 者中最大值作为选择电机的依据。 4．1 快速空载启动时所需的最大扭矩 4．1．1折算至电机轴上的最大加速力矩 k≈．2nrxn,=u,xJ(N．m) 60ta 其中：一要求X向快移速度20rn／min，丝杠螺 距为0．01m则 n,f20／0．01=2000r／rain 户折算至电机轴上的系统总惯量一0．0016kgan2； t广加速时闸(s)，乞≈云，缸一系统增益，取 Ks=20s-l,则乞4素卸．15s。 那么．由上式可以得出：Tm。垒兰竺鲤兰!：—2fix2000—x0．0016≈2．23N．m 60ta 60x0．15 4．1．2折算至电机轴上的摩擦力矩 D 弓2Fox丽／-(N·m) 其中：厅一导轨摩擦力N，to=mr,而产摩擦 系数=0．018(TSF软带一淬火钢，油润滑) 所以，肛肘·g．f=300x9．8x0．018=141．12N； p一丝杠螺距，0．01m； 旷传动链总效率，滚珠丝杠副7／---0．98； i一齿轮降速比，无齿轮减速，i=1。 那么，由上式可以得出： L：Fox土：141．2x!：!!：o．229N．141 229NL=二=．——=二=二一=O．’ 一2m／i 2n'x0．98xl 4．1．3折算至电机轴上的由丝杠予紧引起的附加 摩擦力矩 r一墨．×尸×(1一啸)～一 2而一 其中：肛滚珠丝杠予加载荷兰_／'z=2060N 驴滚珠丝杠副未予紧时的传动效率o．9。 那么，由上式可以得出：To：—PoxPx—(1-rt02)：—2060x0．01—x(1-0．92)：o．636N．m 4．1．4快速空载启动时所需的最大扭矩 Zb瓦。一乃+乃=2．23+0．229+0．636a3．01N．m 4．2重切时所需扭矩计算 4．2．1 重切时的切削负载转矩2’”2E×寺 其中：兄—Z向进给力=6180N． 那么：r自=C×-兰=9．84Nm， Z乃 4．2．2重切时的摩擦力矩 ， (Mxg+E)xfxp』，钶=一7 2x其中：E一】，向切削分力=0．7F乒2472N．则：L日一(Mxg+Fy)xfxp—(800x9．8+2472—)x0．018x0．01：@．296／岫』，日一⋯一4．2．3重切时所需扭矩T--T切+乃切+To=9．84+0．296+0．636=10．77N．m 4．3电机选择 根据机床设计要求，选择的电机扭矩应大于机 床最大扭矩．其次等效电机轴的转动惯量与电机 轴的转动惯量之比最好在0．25—1范围内：不要超 过l，否则容易产生工作台停止不稳、振荡等惯量 不匹配现象；小于0．25，则造成电机性能浪费。 通过以上计算可知。电机扭矩应大于10．77Nm。 惯量大于0．0016kg．n12．在ot伺服电机系列中符合 条件且最为合适的电机应该是a12／3000i，该电机 额定扭矩12Nm，转动惯量0．0062kgm，完全可以胜 任AD25X全功能数控车床X向伺服驱动工作． 5结论 通过以上设计计算．伺服进给电机的选择主要 和电机的扭矩和电机的转动惯量有关系：如果选 择的数值太大，则造成电机的功能、经济浪费。如 果太小，则使机床不能正常工作。 参考文献： 【1】戴曙。等．机床设计分析(第一集)IM】．北京：北京机床研究 所．1985． 【2】遇立基．数控机床伺服进给系统设计【M】．北京：北京机床 研究所。1983． 【3]FANUC公司产品样本阁． 【4】机床设计 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 (第二册)【M1．北京：机械工业出版社，1979． 【5】上海席特传动样本【勾． 万方数据 数控机床进给系统设计分析实例——AD25X X向进给伺服电机 的选择分析 作者： 魏福贵， 张明柱 作者单位： 魏福贵(河南科技大学,河南洛阳471003;安阳鑫盛机床股份有限公司,河南安阳455000)， 张 明柱(河南科技大学,河南洛阳,471003) 刊名： 安阳工学院学报 英文刊名： JOURNAL OF ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2009，""(2) 被引用次数： 0次 参考文献(5条) 1.戴曙 机床设计分析 1985 2.遇立基 数控机床伺服进给系统设计 1983 3.FANUC公司产品样本 4.机床设计手册 1979 5.上海席特传动样本 相似文献(10条) 1.期刊论文 张培彦.李敏.周鹏 浅谈在数控机床设计中伺服电机的选择 -中国科技信息2008,""(17) 本文从数控机床设计中对伺服进给系统的要求谈起,重点介绍了伺服进给系统中伺服电机的选择,运用计算负载转矩和负载惯量的方法总结出数控机 床伺服电机的简单选择方法,此方法简单、准确,可操作性强,是数控机床设计中伺服电机选择的常用方法之一. 2.期刊论文 王军锋.唐宏.WANG Jun-feng.TANG Hong 伺服电机选型的原则和注意事项 -装备制造技术2009,""(11) 阐述了伺服电机的优点、用途和选型的原则,并对选型中难理解的概念做了详细解释,介绍了选型时需要注意的事项,为选择合适的伺服电机提供了技 术参考. 3.学位论文 马敬 一种低速大惯量伺服系统的跟踪控制研究及实现 2008 具有低速、大惯量特征的机电伺服系统，普遍存在于国民经济的各个领域，例如天线、雷达等航天航空航海领域，机床进给系统、电动执行机构以 及计测装置等。随着科学技术不断发展，需要系统运行更稳定，响应更快，跟踪精度更高，抗干扰性更强等。要满足这些要求，其机电控制系统必须具 有合理的控制方法，具有性价比更强的硬件、软件系统。 本文操作与研究了一种采用交流伺服系统作为具有低速大惯量特征的机电设备的控制系统设计，目的是将工业控制领域中的交流伺服系统技术应用 到机电设备中，来提高产品控制精度和响应速度、降低系统能量损耗、提高部件使用寿命、降低系统维护成本等。具体的研究对象是伽玛刀源体、准直 体控制系统，采用了微型计算机和多功能控制器为控制平台；采用伺服驱动器控制和驱动设备的各种动作；采用伺服电机作为执行机构；软件采用 motion planner软件平台编程。通过对伺服系统位置环、速度环、电流环三闭环的控制，利用数字系统易于调节、灵活的特点，采用全数字式直接驱动 方案实现对源体、准直体位置、速度的精确控制。主要研究 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 如下： (1)设计一种驱动模式：以交流伺服电机代替同步电机，经过蜗杆蜗轮减速机构直接驱动源体与准直体，建立了电机主要选型参数的计算方法。 (2)分析源体准直体的控制要求，构建控制系统的总体结构，并详细介绍系统硬件构成。 (3)建立运动控制系统各环节的数学模型，并以此建立基于Simulink的仿真模型，根据试验参数进行了仿真试验。 (4)根据控制要求和监控任务，开发控制系统软件，包括主程序、各功能子程序、检测程序等。 经过性能测试，该系统实现了设计目标，具有控制精度高、响应速度快、能耗少、性能稳定等优点。预期在市场上具有一定的技术先进性和产品竞 争优势。 4.学位论文 田涛 基于Linux的造波机控制系统 2007 在实验水池中实现海上环境的模拟是随着海洋开发工程而兴起的一门实验研究技术，除风、流的模拟之外，波浪的模拟是极为重要的。波浪对船舶 、水利、海工建筑、海上石油开采等许多领域的研究都具有重要的意义。造波机正是这样一种可以在实验环境中产生模拟波浪的设备。 本文第一章和第二章对造波机系统的发展概况以及文中所用到的基本造波理论进行了简要介绍。 第三章讨论了造波机控制系统的总体设计，包括系统造波方式和驱动方式的选择，根据本造波机使用环境和性能要求的特点，我们选用了推板式造 波方式和伺服电机驱动方式。 第四章内容是伺服电机的选择，综合考虑了伺服电机的扭矩匹配、负载惯量匹配、功率匹配和加速性能，经过设计计算，最终选用了松下MSMA系列 的交流伺服电动机。 第五章主要讲述了控制卡的研制，根据控制卡的作用——接收PC机的用户指令实现对电机的监控和产生合适的驱动脉冲，本文将控制卡分成了ISA总 线接口模块，脉冲发生模块，数据输入输出模块和水位传感器模块四个部分。 第六章的内容是Linux平台上控制软件的编写，此控制软件的编程语言是C语言，GUI函数库选用的是GTK，整个软件根据功能要求分成了两个窗口 ——造波机定位窗口和参数选择窗口，主要通过GTK提供的信号——回调机制和Glade界面设计器，完成了控制软件的编写。 本文第七章对研制的造波机进行了性能测试，测试结果表明：本造波机系统的平均波高偏差，重复性和稳定性误差均小于5％，符合相关的规则波造 波要求，是一套性能优良的造波机控制系统。 5.学位论文 李光军 振动攻丝及其监控技术研究 2004 振动攻丝工艺提出已有20余年历史,但至今没有获得广泛应用.其根本原因是振动攻丝效率偏低,振动参数控制规律不明以及参数的调节范围窄、柔性 差等原因造成的.为了满足国防工业难加工材料攻丝的迫切需求,本文研制了新型高效振动攻丝系统,并对低频振动攻丝的机理进行了深入研究,提出了合 理的振动参数控制方法.最后对超声振动攻丝技术和自适应振动攻丝技术进行了探索研究.在系统研制方面,突破了采用步进电机或机械凸轮激振的局限 ,首次采用小惯量伺服电机作为扭转振动的激振源,大幅度提高了振动攻丝的效率和效果.在机械结构上,对振动主轴进行了低摩擦、小惯量、高精度创新 设计.在控制系统上,采用脉冲跟随控制方式对伺服电机进行控制,实现了精确扭转振动.在振动攻丝机的特性方面,试验研究了伺服电机式振动攻丝机的动 态响应规律.这些创新成果不仅申报了国家发明专利,而且在生产实践中得到了应用与考验.在切削机理研究方面,进一步证实了重复切削对已加工表面回 弹的抑制作用是降低丝锥后刀面摩擦扭矩的主要原因.在此基础上,首次揭示了高强度、高硬度材料振动攻丝丝锥崩刃的主要原因,并提出了解决丝锥崩刃 的方法和措施;最后阐明了影响振动攻丝螺纹配合间隙的主要因素和控制方法.这些研究成果为解决国防型号工程高强度高温合金攻丝和钛合金高精度攻 丝难 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 提供了重要的理论支持.在超声振动攻丝研究方面,提出了高低频复合振动攻丝的新方法.采用解析法和有限元法对纵扭振动变幅杆进行设计和仿真 ,建立了高低频振动攻丝实验系统.通过钛合金高低频振动攻丝试验研究,证实了低频振动的主导作用.这为进一步研制高效的振动攻丝装置指明了方向.在 监控技术研究方面,提出了自适应振动攻丝的新方法.并根据攻丝扭矩变化的参考模型设计了自适应控制的方案,进行了试验研究.从而为实现智能化振动 攻丝奠定了理论基础. 6.期刊论文 魏胜.WEI Sheng FANUC 0i系统进给伺服电机的选择 -机械工程师2009,""(12) 介绍了在FANUC Oi系统的数控机床中,根据负载条件如何选择进给伺服电机的方法.通过计算负载力矩、负载惯量和加速力矩等要素,结合FANUC各伺 服电机的相关参数,并以实例说明进给轴应选择的伺服电机型号. 7.学位论文 孙业 电动伺服脊柱治疗机的研制 2006 本文介绍了一种采用交流伺服系统作为脊柱治疗设备驱动源的产品设计，目的是通过将工业控制领域中的交流伺服系统技术应用到椎间盘突出症的 快速牵引治疗设备中，从而避免现有快速牵引设备所使用的液压系统存在的控制精度和快速响应差、系统能量损耗大、部件使用寿命短、系统维护成本 高以及其弊端带来的临床治疗效果不很理想等问题。 伺服系统属于自动控制系统中的一种，它用来控制被控对象的转角或位移，使其能自动地、连续地、精确地实现输入指令的变化规律。它通常是具 有负反馈的闭环控制系统，有的场合也可以用开环控制来实现其功能。在实际应用中一般以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。使用在伺服 系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量较大等特点，该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，一般其内部包括转矩(电流)、 速度和/或位置闭环。其工作原理简单的说就是在开环控制的交直流电机的基础上将速度和位置信号通过旋转编码器、旋转变压器等反馈给驱动器做闭环 负反馈的PlD调节控制。再加上驱动器内部的电流闭环，通过这3个闭环调节，使电机的输出对设定值追随的准确性和时间响应特性都提高很多。伺服系 统是个动态的随动系统，达到的稳态平衡也是动态的平衡。 电动伺服脊柱治疗机采用了微型计算机和多功能数据采集卡作为控制平台；采用伺服驱动器控制和驱动设备的各种动作；采用低惯量伺服电机作为 执行机构；采用脉冲计数控制方式；限位开关空间定位；距离、力量双重指标限定；软件采用Visual C++编程；床体外形采用悬臂式结构和人体工学设 计。 交流永磁伺服驱动系统，能提供最高水平的动态响应和扭矩密度。新型的交流伺服驱动系统为闭环控制，其控制回路采用高速数字信号处理器，可 以高速、高精度地完成各种复杂控制的运算，采用强健性控制技术，使得伺服电机的低速特性更佳，配合增益自动调整，指令平滑功能的设计，软件分 析与监控，使得低惯量交流伺服电机可以实现高响应、高精度、高可靠的性能。本课题通过对交流伺服系统的应用研究，率先实现了由计算机进行控制 ，多功能数据采集卡实现数据采集，交流伺服系统实现位移和角度运动驱动的用于椎间盘突出症快速牵引治疗的电动伺服脊柱治疗机。 在此之前，此类设备均使用液压系统进行驱动，因此设备性能一直受到液压技术弊端的困扰。本设计结合现代微电子技术、各种功率变换元件应用 技术、数字控制技术和信息处理技术的发展，大胆的将交流伺服系统引入快速牵引设备之中。该设计在保证牵引、旋转动作的速度和力量不降低的同时 ，又克服了液压系统控制精度差、运动速度和力量不能恒定的弊端，使快速牵引设备在机电工程技术方面又上升了一个台阶。目前，国内尚无将交流伺 服系统应用于快速牵引设备的研究报道，本技术属国内领先。 经过性能测试和临床应用，该电动伺服脊柱治疗机基本实现了设计目标，与原有采用液压系统驱动的治疗设备相比，具有控制精度高、响应速度快 、能耗少、性能稳定、临床效果好等优点。在快速牵引设备市场上具有一定的技术先进性和产品竞争优势。 8.学位论文 李军超 数控电动螺旋压力机控制关键技术研究 2008 模锻件在汽车、国防等工业领域应用日益广泛，各行业对模锻件的精度要求也越来越高，从而促使模锻工艺向精密成型方向发展。螺旋压力机凭借 良好的力能特性被公认为是进行精密锻造的最佳模锻设备。依据驱动方式的不同，螺旋压力机分为摩擦、液压、离合器和电动螺旋压力机四种类型。其 中电动螺旋压力机采用电动机直接驱动的传动方式，代替以往广泛采用的液压伺服和机械传动方式，具有传动链短、易于维护等优点。近年来，数控传 动技术被引入到电动螺旋压力机系统中，新型的数控电动螺旋压力机应运而生。该类型电动螺旋压力机可以精确控制打击能量，方便可靠，在国外发展 迅速，已逐步取代了其它类型的螺旋压力机，但在我国尚属空白，主要依靠国外进口。因此数控电动螺旋压力机的研究和开发对于打破国外在这一技术 上的垄断具有重要意义。 但目前数控电动螺旋压力机尚存在如下关键技术：（1）电机容量的选取。（2）有效的交流调速方法的确定。（3）负载条件下电机起动状态时的转 矩输出能力和温升问题的解决。（4）控制系统方案的设计。（5）能量和回程位置的精确控制。为此，作者紧紧围绕上述数控电动螺旋压力机的关键技 术，在吸取国外先进经验的基础上，进行了深入的理论和试验研究。 作者首先详细分析了电动螺旋压力机的主要力能参数，结合性能指标引出了电机容量的选择依据。根据电动螺旋压力机的工作流程，进一步阐述了 系统需解决的关键技术问题。 电动螺旋压力机要求电动机在大惯量负载条件下、频繁起动时能够快速实现恒定的转矩输出，同时避免过高的起动电流，这取决于先进的交流调速 方法的运用。为此，作者深入研究了矢量控制和直接转矩控制电机调速技术，并运用Matlab仿真比较了不同调速方式下电机起动转矩和起动电流的大小 情况。仿真结果表明，矢量控制和直接转矩控制交流调速技术不但使电机起动电流大大减小，而且可保持较高的起动转矩。 作者通过水力测功机试验装置来模拟电动螺旋压力机的实际工况并考察电机性能，试验过程中通过调节水的流量来改变外部负载大小，观测负载条 件下异步电机和自制伺服电机的转矩过载能力和电机温升情况。试验证明，相比矢量控制技术，直接转矩控制技术可使电机起动电流更小，相同过载条 件下温升更低。 电动螺旋压力机的运行环境恶劣，因此作者采用西门子可编程控制器(S7-200或S7-300)作为核心处理器，运用直接转矩控制技术控制电机运转，以 触摸屏作为人机界面，构建方便、可靠的控制系统:（1）系统采用高效率的齿轮传动方式，回程时利用电机本身的制动力减速停车，无须配备专门的液 压回程系统。（2）为减少偏心载荷，使飞轮均匀受力，系统采用双电机驱动方式，相同规格的两台电动机相隔180度分别固定在机身顶部，驱动单元驱 动两台电机同时正转或反转，针对电机同步问题，作者对不同的同步控制策略进行了分析对比，最终采用同一给定控制方式来实现双电机的同步，并通 过PID控制器获得最佳性能。 在完成控制系统的初步设计后，作者分别采用异步电机、伺服电机和变频电机作为驱动电机进行全能量打击测试。试验证明，三种类型电机在起动 状态时，转矩输出能力相差不大，但持续运行相同时间后异步电机具有最低的电机温升，因而最终确定了采用ACS800变频器的双异步电机驱动方案；实 验结果同时表明直接转矩控制技术实现了电机起动过程中总体上的恒转矩输出，在间歇工作条件下可控制电机以一定过载倍率运行，既充分发挥了电机 的过载能力，又保证了电机温升的稳定，满足了数控电动螺旋压力机的性能要求。 能量和位置的精确控制需要高性能的软件系统来保证。为此，作者将模块化的程序设计方法引入到数控电动螺旋压力机的软件系统中，各个功能模 块相互独立，实现了软件系统的开放性和体系结构可复用性的目的。为精确控制打击能量，作者采用速度模式与转矩模式互相切换的方法，保证能量的 稳定，能量相对误差可控制在2％以内，同时避免了因急剧正反转易引起的过流现象；为提高生产效率，要求加快滑块回程速度，但若速度过快，电机本 身有限的制动力难以保证大惯量负载条件下滑块的准确停靠，极易发生冲顶现象，针对这一问题，作者采用了速度规划的方法并且在设置参数时完成 ，从而使可编程控制器在运行打击程序时避免执行过多的数学运算，最终保证回程位置误差在±2mm以内。 上述成果应用于数控电动螺旋压力机系列产品的研制中，取得了良好效果。作者参与开发的2.5MN-16MN的数控电动螺旋压力机，成功解决了因电机 频繁起动引起的转矩响应和发热严重的技术难题，能量和回程位置能够得到精确控制，填补了国内在中、小吨位电动螺旋压力机的空白。 9.期刊论文 李晓峰.XUE Zhi-hong.宋博.CHEN Lin-xiang.LI Xian-feng.XUE Zhi-hong.SONG Bo.CHEN Lin-xiang 机床进给驱动伺服电机的选择 -装备制造技术2008,""(7) 介绍了机床进给驱动伺服电机轴上的两种负载,即阻尼转矩和惯量负载,阐述了电机选择的计算方法以及负载要满足的条件. 10.学位论文 杨庆国 高速精密气浮定位平台设计方法 2007 本文提出了一种面向IC封装的高速精密气浮定位平台。深入研究了以小孔节流静压气浮导轨支承高速精密定位平台的静态特性和设计方法。本文主 要研究内容和研究成果可以概括为以下几个方面： ◇根据流体力学连续性方程和运动方程，研究了小孔节流静压气浮导轨的特性，分析了小孔节流器孔径和气膜厚度与静压气浮导轨承载能力、刚度 和耗气量的内在关系，给出了静压气浮导轨结构设计方法。 ◇通过模拟仿真给出了静压气浮导轨的一组优化参数，并校核了所设计的高速精密气浮平台的静态性能。 ◇提出了一种基于音圈电机直接驱动，静压气浮导轨支承，静压气浮解耦的高速精密定位平台。该方案应用了音圈电机直接驱动，消除了现有精密 定位平台常用的伺服电机-滚动丝杠-螺母机构形式存在返程间隙和摩擦的问题；应用了静压气浮导轨支承，消除了滚动导轨支承存在摩擦的问题；应用 气浮解耦机构将驱动电机布置在基座上，减小了运动惯量。这些措施为高速精密定位平台性能的提高提供了可能。 ◇设计和绘制了高速精密气浮定位平台整机装配图及零件图。 以上研究丰富了高速精密气浮定位平台的设计和制造理论，具有较高的理论意义和工程应用价值，为高速精密气浮定位平台的制造和进一步研究奠 定了良好的基础。 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_aydxxb200902011.aspx 授权使用：燕山大学(ysdx)，授权号：5ec04ed9-3690-4862-8780-9e21013c049b 下载时间：2010年11月1日