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基于Kriging模型的RV减速器回转误差预测方法研究

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高技术通讯 2023年第4期33卷 436-446页

作者：金寿松吴容吉张敏丁杨科王亚良浙江工业大学机械工程学院杭州310023

通过旋转矢量(RV)减速器零部件选配,可以弥补制造设备精度不高或生产过程能力不足等企业生产短板。但实施选配需要使用虚拟样机预测RV减速器回转误差,预测操作时间较长,不能满足RV减速器零部件选配需要,为此提出基于Kriging模型的RV减... 详细信息

通过旋转矢量(RV)减速器零部件选配,可以弥补制造设备精度不高或生产过程能力不足等企业生产短板。但实施选配需要使用虚拟样机预测RV减速器回转误差,预测操作时间较长,不能满足RV减速器零部件选配需要,为此提出基于Kriging模型的RV减速器回转误差预测方法。选取5个关键影响因素进行最优拉丁超立方抽样,构建RV-40E型减速器虚拟样机获得回转误差值,进行数值拟合得到初始Kriging模型参数值,采用最大期望改善和最优预测点进行双加点循环改进Kriging模型参数值,并利用粒子群算法加速寻优过程。经过54次加点最终获得可供实际装配使用的RV-40E型减速器回转误差预测模型。通过与实际样机和虚拟样机对比分析,验证了Kriging模型在RV减速器回转误差预测上的可行性和有效性。

关键词：旋转矢量(RV)减速器选配回转误差 Kriging模型

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精密主轴回转误差和刚度测试技术研究

机械工程学报 2021年第13期57卷 18-25页

作者：冯明杜德渝王新杰周程瑜北京科技大学机械工程学院北京100083

采用三点法误差分离技术计算主轴回转误差时,为提高误差分离的精度,需要尽量降低信号中系统噪声的影响。通过比较不同滤波方法的效果,提出了集合平均和小波阈值去噪组合方法,提高了同步误差的分离精度;通过单独测量系统噪声标准差,并利... 详细信息

采用三点法误差分离技术计算主轴回转误差时,为提高误差分离的精度,需要尽量降低信号中系统噪声的影响。通过比较不同滤波方法的效果,提出了集合平均和小波阈值去噪组合方法,提高了同步误差的分离精度;通过单独测量系统噪声标准差,并利用异步误差和噪声分别服从正态分布的特点,提出了提高异步误差分离精度的方法。对于精密主轴刚度测试,根据其轻载高速的特点,提出了采用部分瓦气体静压轴承技术给被测主轴加载的方法,并开发了具有5自由度自适应调节功能的非接触加载器,验证了该方法的有效性。

关键词：回转误差误差分离小波去噪刚度非接触加载

基于旋转目标轨迹的主轴径向回转误差测量研究

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基于旋转目标轨迹的主轴径向回转误差测量研究

作者：吕天硕杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着制造水平的进步,机床的加工精度要求逐步提高。主轴作为机床的核心部件很大程度上影响着机床的加工精度。已有研究结果表明机床的加工精度越高,主轴回转误差占机床总误差的成分越大。通过准确测量主轴的回转误差,可以评估机床加工... 详细信息

随着制造水平的进步,机床的加工精度要求逐步提高。主轴作为机床的核心部件很大程度上影响着机床的加工精度。已有研究结果表明机床的加工精度越高,主轴回转误差占机床总误差的成分越大。通过准确测量主轴的回转误差,可以评估机床加工精度、评估主轴的健康状态、补偿主轴的误差运动从而提高加工精度。加工精度向微纳领域发展,对主轴回转误差测量技术提出了更高的要求。现如今,虽然基于误差分离技术的回转误差测量方法被广泛研究与应用,但该方法有其不足之处,在测量时必须在主轴上安装精密标准试件,在后续数据处理过程中也要进行圆度误差分离。因此研究一种低成本、高效率、且安装简便的主轴回转误差测量方法具有较重要的现实意义。本文基于工业相机和远心镜头组成的视觉测量系统开展了高精度主轴的径向回转误差测量方法研究,该方法不仅具有低成本、高测量效率的特点,且无需圆度误差分离。论文的主要研究内容有:(1)目标轨迹方法测量模型基于现有研究,建立了目标轨迹方法的测量模型。对主轴端面上的目标点进行运动学分析,阐述了目标运动轨迹的形成机理。对目标轨迹方法进行仿真分析,仿真结果表明目标轨迹方法适用于ISO 230-7:2015所规定的主轴旋转敏感方向误差检测。对目标轨迹方法无需圆度误差分离的原因和优势进行分析。(2)回转误差测量系统构建对视觉测量系统进行分析、构建。基于目标轨迹方法的测量原理设计了光学目标器。采用Hessian-Steger方法对目标器回转形成的光斑轨迹进行中心线提取处理,实验表明此方法可以有效计算出光斑轨迹中心线,由光斑轨迹中心线计算出主轴的径向回转误差。(3)主轴回转误差测量实验以实验室自研的静压气浮主轴为测量目标,工业相机、远心镜头为测量设备,搭建了回转误差测量实验平台。对五个不同转速下的主轴回转误差进行多次重复测量。通过分析实验数据的重复性,验证了测量方法与搭建的测量系统的可行性。最后对主轴的同步误差运动进行分析。

关键词：高精度主轴空气静压主轴回转误差误差分离机器视觉

气体轴承-转子耦合作用下离心机回转误差计算

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电子科技大学学报 2017年第2期46卷 469-474页

作者：杜平安陈建伟王珏凌明祥电子科技大学机械电子工程学院成都611731 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

针对精密离心机气体轴承-转子耦合系统,采用计算流体动力学方法计算径向、止推轴承的承载力;通过拟合方法获得考虑偏心和供气压力的气体轴承的承载能力非线性模型,并基于有限元法建立轴承-转子耦合作用下的动力学模型,对重力、不平衡量... 详细信息

针对精密离心机气体轴承-转子耦合系统,采用计算流体动力学方法计算径向、止推轴承的承载力;通过拟合方法获得考虑偏心和供气压力的气体轴承的承载能力非线性模型,并基于有限元法建立轴承-转子耦合作用下的动力学模型,对重力、不平衡量、非线性气膜力作用下的转子动力学进行耦合计算,得到不同偏心量下转子回转误差轨迹图。结果表明在不平衡量为3 kg?m时转子回转误差最大为1.03μm,误差在μm级,满足10-6精密离心机的回转误差要求。

关键词：气体静压轴承非线性模型精密离心机回转误差

纳米级气体静压轴承回转误差测控系统软件开发

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制造技术与机床 2022年第6期 176-180页

作者：钱林弘冯艳冰张新疆雷大江蓝河崔海龙郑越青中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

基于研制的纳米级气体静压轴承回转误差测试平台,采用C++与Matlab混合编程的方式,设计开发出纳米级气体静压轴承回转误差测控系统软件。该软件可实现运动控制、数据采集、数据处理及结果显示等功能。同时,该软件设计了一种角度误差控制... 详细信息

基于研制的纳米级气体静压轴承回转误差测试平台,采用C++与Matlab混合编程的方式,设计开发出纳米级气体静压轴承回转误差测控系统软件。该软件可实现运动控制、数据采集、数据处理及结果显示等功能。同时,该软件设计了一种角度误差控制方法,减小了在数据采集过程中引入的角度误差,从而得到了较为准确的主轴回转误差。调试结果表明,测控软件的功能合理,满足主轴回转误差测试精度和技术指标要求,采样角度误差可以控制在±0.01°以内,分离出的标准球圆度误差与标称值(36 nm)的相对误差低于6%。

关键词：气体静压轴承回转误差测控系统软件角度误差

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轴系倾角回转误差中一次谐振的分离方法

哈尔滨工业大学学报 2017年第10期49卷 83-89页

作者：霍炎任顺清哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心哈尔滨150080

为更加准确地评定轴系的倾角回转误差,首先推导了轴系倾角回转误差、平面反射镜和自准直仪的安装误差与自准直仪测量数据之间的关系,指出平面反射镜的安装误差在自准直仪的二维读数中为正交一次谐波,然后分析了一次谐振运动误差的形成机... 详细信息

为更加准确地评定轴系的倾角回转误差,首先推导了轴系倾角回转误差、平面反射镜和自准直仪的安装误差与自准直仪测量数据之间的关系,指出平面反射镜的安装误差在自准直仪的二维读数中为正交一次谐波,然后分析了一次谐振运动误差的形成机理,其在自准直仪的读数中表现为同相一次谐波.针对二维数据中的一次谐波,设计了同相和正交一次谐波的分离方法,扣除了由平面反射镜的安装误差引起的正交一次谐波误差,保留了轴系倾角回转误差中的一次谐振成分,从而改进了轴系倾角回转误差的数据处理方法.最后,通过改变平面反射镜的安装误差,并且对同一轴系的倾角回转误差进行测试,实验结果表明,从两次测试数据中所分离出来的一次谐振误差具有一致性,从而证明了该分离方法的正确性.并且在数据处理过程中只扣除了平面反射镜安装误差引起的正交一次谐波,保留了同相的一次谐振误差项.从最终实验数据可以看出改进后的倾角回转误差数据处理方法更加的合理和精确.

关键词：回转误差一次谐波一次谐振误差分离技术方向余弦阵

轴承零件几何误差对圆柱滚子轴承回转误差的影响:第一部分计算方法

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机械工程学报 2019年第1期55卷 62-71页

作者：余永健陈国定李济顺薛玉君西北工业大学机电学院西安710072 河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003 航空精密轴承国家重点实验室洛阳471003

轴承旋转精度的高低取决于轴承回转误差的大小,而轴承回转误差又取决于轴承零件的几何精度。因此,研究轴承零件几何误差和轴承回转误差的关系对轴承零件加工公差合理分配及成品轴承精度预测有重要意义。为此,提出一种基于几何和载荷约... 详细信息

轴承旋转精度的高低取决于轴承回转误差的大小,而轴承回转误差又取决于轴承零件的几何精度。因此,研究轴承零件几何误差和轴承回转误差的关系对轴承零件加工公差合理分配及成品轴承精度预测有重要意义。为此,提出一种基于几何和载荷约束共同作用下圆柱滚子轴承回转误差计算方法。在几何约束模型中,考虑轴承内圈滚道、外圈滚道和滚子表面的尺寸误差和形状误差,同时还考虑由轴承零件几何误差引起的滚子-滚道接触位置变化。在载荷约束模型中,考虑由轴承零件几何误差引起的滚子-滚道接触力方向的变化。在此基础上,运用Hertz接触理论和静力学,推导轴承回转误差计算方法。提出可用于分析轴承零件几何误差、弹性变形和滚子个数三者的耦合效应对轴承内圈回转误差的影响规律的计算方法,为高精度滚动轴承的精度设计、公差分配及加工工艺参数的控制提供理论依据,从而有效提高滚动轴承旋转精度。

关键词：圆柱滚子轴承旋转精度回转误差几何误差精度设计

回转误差测试中主轴旋转方向与传感器相互位置关系的判定研究

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制造技术与机床 2013年第8期 27-30页

作者：马晓波刘启伟张耀满沈阳机床(集团)有限责任公司高档数控机床国家重点实验室辽宁沈阳110142 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004

将曲线的单调性理论和算法应用于主轴旋转方向与位移传感器相互位置关系的判定研究,在对主轴回转误差基本误差模型分析的基础上,建立了主轴旋转方向与位移传感器测试数据单调区间的相互关系的数学模型,提出了一种根据测试结果自动分析... 详细信息

将曲线的单调性理论和算法应用于主轴旋转方向与位移传感器相互位置关系的判定研究,在对主轴回转误差基本误差模型分析的基础上,建立了主轴旋转方向与位移传感器测试数据单调区间的相互关系的数学模型,提出了一种根据测试结果自动分析主轴回转方向的判定准则,并通过试验进行验证,试验结果与数学模型保持一致。

关键词：机床主轴回转误差旋转方向单调区间

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旋转轴回转误差测量技术研究

旋转轴回转误差测量技术研究

作者：倪晨皓华中科技大学

学位级别：硕士

旋转轴作为高精度仪器和机床设备中承担运动传递的核心部件,在制造业中发挥着至关重要的作用,旋转轴的运动精度是影响设备工作精度的主要因素。由于工作状态的不平衡、轴承装配挤压及润滑条件不充分等原因,对旋转轴的运动性能造成了影... 详细信息

旋转轴作为高精度仪器和机床设备中承担运动传递的核心部件,在制造业中发挥着至关重要的作用,旋转轴的运动精度是影响设备工作精度的主要因素。由于工作状态的不平衡、轴承装配挤压及润滑条件不充分等原因,对旋转轴的运动性能造成了影响形成回转误差,因此需对旋转轴的回转误差进行测量作为补偿基础。大型设备通常需要进行长距离多截面的回转误差测量,利用标准件的测量法在此条件下难以实现,为此选择使用光学视觉测量法。本文着重研究了各类回转误差的测量方法,提出了一种由无衍射光和双相机测头组成并可同时测量径向回转误差和倾角回转误差的方法,以满足长距离多截面的回转误差测量需求。主要的研究内容如下:首先,为了明确各回转误差的运动形式及其在设备工作中的表现形式,以空间运动理论为基础推导了运动变换特征矩阵;以车削加工为例,分析了加工过程中回转误差对切削面的影响。分析结果表明,在倾角的影响下误差会随距离变大,验证了长距离测量的需求。然后,提出了适用于长距离多截面的回转误差测量方法,该方法不需要使用标准件。具体设计了以无衍射光为基准、双相机测头通过连接件随旋转轴同步转动的测量系统。以空间运动分析作为测量原理,讨论了系统存在的偏心、偏角影响,选择了最小二乘圆的评估方法进行数据解耦得到所求的误差。其次,针对无衍射光的图像特性,研究了由重心法、极值法及Hough变换法等组成的图像处理路线,能够得到亚像素级的无衍射光中心坐标。并移植开发了系统配套的测量软件,能够以图形化界面的方式进行操作。最后,对测头的相关系数以及测量系统分别进行了标定实验、验证实验以及不确定度分析。实验和分析结果表明:方法原理正确,数据结果符合理论分析;系统设计合理,可完成对应测量任务。

关键词：回转误差精密测量旋转轴无衍射光图像处理误差评估