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进给系统是数控车床上十分关键的子系统,而滚动直线导轨上滑块的运动直接影响进给平台的运动,从而影响加工精度。所以,开展进给系统进行故障分析进而研究滚动直线导轨副的动态特性和动态可靠性具有十分重要的意义。 建立了进给系统故障树,找出了进给系统中各类型零件的失效类型和相互关联,并对其进行了定性和定量分析,得到了引起进给系统故障的最小故障原因单元即最小割集,计算了各最小割集对引起进给系统故障中的重要度,从而得到了引起进给系统故障的关键底事件和薄弱环节。 应用赫兹接触理论对滚动直线导轨副进行了动力学建模,分析了导轨副的受力情况,并建立相应的物理模型,先从一个受力截面出发,推导出相应的动力学方程。在导轨副一个截面二维动力学特性的基础上,将其推广到整个导轨副三维空间,得到整个导轨副的动力学方程,即滑块的动态特性。 自主设计了滚动直线导轨副静刚度实验台,通过对导轨滑块五个自由度方向加载和测量,得到导轨副五个自由度上的刚度曲线,并应用有限元软件对曲线的误差原因进行分析,最后对实验曲线进行修正,得到修正曲线和理论曲线的对比图,进而判断理论模型的正确性。 对滚动直线导轨的动态可靠性进行了研究,分析了滚动直线导轨滑块的振动对车削精度影响的原因,在滚动直线导轨副动力学模型的基础上,利用龙哥库塔方法得到其振动响应曲线,并用数值方法求振幅对随机参数的偏导,最后应用一次二阶矩法对其可靠性进行分析,得到可靠度和可靠性灵敏度。 通过本文分析,得到了引起进给系统故障薄弱环节,建立了滚动直线导轨副动力学模型,得出了影响滚动直线导轨副可靠性的一些重要参数。为提高数控车床进给系统的可靠性提供了理论依据。