畢業(yè)論文中期答辯報告

1、精品文檔就在這里各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應有盡有-五歩7玄、tXI'AN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯題目：機器中直線運動誤差和角運動誤差之間的關系系（別）機電工程學院專 業(yè)機械設計制造及自動化班級080210姓 名 李 永 超學號080210110導 師曹 巖2012年04月20日機器中直線運動誤差和角運動誤差之間的關系T.O. Ekinci ，J.R.R. MayerEcole Polytechnique de Montre' al, CP 6079, Montre' al, Qu

2、e ' ., CanadaH3C 3A7Received 26 June 2006; received in revised form 24 January 2007; accepted2 February 2007Available online 3 March 2007摘要：提高機床的軟件補償方法和坐標測量機的精度取決于一定程度上機誤差建 模和測量方法。目前建立的方法是基于刀具的位置誤差的推導（機床）或筆尖的 位置誤差（坐標測量機的）個別軸關節(jié)運動誤差參數(shù)組合。 本文的目的是機器誤 差分析的基礎上提出對錯誤的分類。這種分類方法，形成了一個具有更深的理解分析機錯誤的概念基礎在錯誤的機

3、制更根本的水平。這種方法的相關性研究，通過耦合的案例研究機制之間的聯(lián)合運動角度和線性軸機床的直線度誤差。通過基于純粹抽象的數(shù)學依賴原則的局限性和實驗，探索模擬聯(lián)合運動的直線度和角度 誤差建模關鍵字：運動誤差；導軌；機械；轉角誤差；直線度誤差1簡介在機器誤差分析中，聯(lián)合一體化聯(lián)合運動學的角度誤差作為機床軸運動的直 線度誤差的評價（偏航或瀝青）。雖然它的應用很廣泛，但在特定的情況下，根 據(jù)運動機軸、導軌配置，這種技術會給出錯誤的結果。這是可能的，這種集成建 模方法源于確立換位在表面幾何直線程序測量的自準直儀的整合機運動學域角 讀數(shù)的錯誤。聯(lián)合機床軸運動的錯誤是由系統(tǒng)的物理參數(shù)確定在一個更基本的水平

4、參數(shù)。這些物理參數(shù)的一些軸承間距，導軌幾何誤差和軸承的剛性都會導致誤差。這些 參數(shù)對每個關節(jié)的運動誤差的影響（直線和角）可能會有所不同。因此，它可能精品文檔精品文檔就在這里各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應有盡有-承擔任何先驗關系之間的聯(lián)合運動誤差， 因為它是由更基本的機器成分決定。 遵 循同樣的思路，聯(lián)合多個機軸運動誤差的組合產(chǎn)生的體積誤差，這代表在錯誤的參數(shù)層次的最高水平。在本文中，這種分類的重要性，將通過聯(lián)合運動誤差關系 的情況下強調。在一些論中，關節(jié)運動的直線度誤差表現(xiàn)為通過機器軸行程一體化的關節(jié)運動學 的角度誤差。Forussen等人。指出的聯(lián)合運動的直

5、線度和角度誤差參數(shù)之間的 高度相關。在此基礎上，聯(lián)合運動的直線度誤差組件被淘汰和關節(jié)運動轉角誤差 組件包括在模型中增加模型，通過減少數(shù)量來確定的未知參數(shù)的穩(wěn)健性。 排除這 背后的聯(lián)合運動角誤差的更大貢獻，因為它長期抵消手臂機械的體積誤差。樸允 植等人，用雙球欄評估機械工具的準確性，定義關節(jié)運動學的角度誤差作為衍生 的聯(lián)合運動直線誤差。布萊恩注意到導軌幾何誤差之間的連接， 軸承的間隔誤差 和運動誤差。谷等人，測量三坐標測量機與空氣軸承滑塊花崗巖表面的幾何直線 度誤差和比較直接測量與間接測定運動聯(lián)合直線通過聯(lián)合運動轉角誤差集成。在他們的分析，人們發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合運動直線通過整合關節(jié)運動轉角誤差的評價作用

6、就 像一個低通濾波器，消除表面偏差較高的空間頻率作為軸承間距運作截止限制。在本研究中，分層分類研究機器誤差的概念，以創(chuàng)建一個概念的基礎上進一 步分析。然后進行幾個模擬實驗分析聯(lián)合運動與幾何導軌的關系和聯(lián)合運動角與 聯(lián)合運動直線的關系。直接聯(lián)合運動的直線度和通過整合關節(jié)運動獲得的轉角誤 差之間的差異是研究和解釋理論框架的指引 。2運動學建模2.1 術語機械誤差分析文學是廣泛的，錯誤的定義可能有很大的不同，往往建立于淆 的釋義。在本文中，有關機器的錯誤分類是按一個術語提出的， 以澄清后續(xù)分析。 分類的根據(jù)是因果關系。錯誤分為三個層次，上層錯誤的原因來自低級別的錯誤。（1）幾何誤差（2）聯(lián)合運動學誤

7、差（3）體積誤差機械誤差分析程序，先進的分類方法的結果如圖 1所示。精品 文檔精品文檔就在這里各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應有盡有-Volumetric modelermr圖1機械誤差分析，根據(jù)因果關系的原則幾何誤差：它們歸入兩個不同的子類。一個是由機械軸運輸?shù)膶к壱苿?以及特定軸導軌的相對位置誤差表面的直線度誤差的幾何誤差導軌組成的 第一小類。另一類由一般的形狀和機器結構的裝配誤差， 確定運動軸的相對 位置（例如，X和Y軸之間的垂直）的幾何誤差鏈接組成。幾何誤差表示 錯誤類別的最低水平，他們各有不同，例如，根據(jù)熱彈性和彈性的因素造成 的磨損。有些錯誤是可以衡

8、量的，例如，級別和千分表。運動學誤差：它們是軸運動誤差：三個翻譯和三個旋轉，這完全描述剛 體運動學假設下的一個機械軸運輸不希望得到的運動。 一個聯(lián)合運動誤差是 托架同時移動的導軌結合各種幾何誤差的結果（圖2）。導軌幾何誤差和聯(lián)合運動誤差之間的密切聯(lián)系已經(jīng)引起了他們被交替使用機械誤差的分析文 學。在下面的章節(jié)中將描述通過導軌幾何誤差確定聯(lián)合運動誤差。聯(lián)合運動圖2機械分類誤差，XY軸上的誤差會在 X軸導軌上放大體積誤差：他們描述了在機械末端效應器的位置和方向的總誤差(主軸，切削工具或筆尖)在其工作對象(如工件)的體積采取行動。這種結果的融合的聯(lián) 合運動誤差和連接機器軸幾何誤差運動鏈構成的機器。它們

9、構成了最高級別的誤 差類別。它們常用的測量方法是校準工件或者通過伸縮球桿來測量。上述類型的誤差，如圖2所示。3 方法和仿真通過模擬可以證明幾何誤差關系的聯(lián)合運動的相關性提出參考滑塊導軌配 置的物理結構示意圖，如圖3所示。支架被支持的小半徑輪1和2 (我們會假設 無限小)隔開一個距離L和推進所代表的兩個剛性軸承導軌 A。這一兩維分析只 考慮聯(lián)合運動直線度誤差S z (x)在Z軸方向(評估標準軸承的中心距C)及 關節(jié)的運動學誤差 & y(x)。這項研究只考慮靜態(tài)幾何誤差的來源，因此，做以 下假設：(1) 軸承界面效應被忽視(如赫茲應力)。軸承作為剛性接觸點進行了數(shù) 值模擬。(2) 彈性導軌

10、運載重量所產(chǎn)生的影響被忽視(3) 只處理準靜態(tài)情況下，不考慮動態(tài)影響(4) 直接聯(lián)合運動平直度在軸承的中點進行模擬(中心間距)，以避免布 萊恩的錯誤。圖3承載和導軌配置布萊恩描述了滑動直線度測量技術和機床軸的角度誤差之間的相互關系，并強調了承載（支撐軸承間距），與聯(lián)合運動直線的幾何誤差函數(shù)空間的波長（或 頻率）的比值對角度誤差的影響。布萊恩文章中給出的例子里，最引人注目的情 況是顯示關節(jié)運動的直線度和角度誤差之間缺乏關聯(lián)。這表明，如果當軸承間距 的幾何誤差與波長之比 L/入=1,2,3，時，就不用測量關節(jié)運動轉角誤差了。以類似的方式，當比值 L/入=0.5,1.525 ， 時，就不用測量沒有關

11、 節(jié)運動的軸承中心距的直線度誤差了。這些觀點可以從數(shù)學公式推導出聯(lián)合運動學和幾何誤差建立起來的解析關 系.。在導軌上的移動載荷的聯(lián)合運動直線度誤差和角度誤差引起的幾何誤差（x）分別是y(X)& 2)(x L)Lz(x)(x 2) (x L)2(1)精品文檔聯(lián)合運動直線度誤差獲得的是關節(jié)運動轉角誤差的整合，即載荷從開始的x位置行進到目前的位置xZ(X)inty(x)dx(3)在作為三角函數(shù)形式表示幾何誤差的情況下（X）sin(3)cos(6)(4)關節(jié)運動角度和直線度誤差分別是：2 （x 2）2 （x 占）（sin（ ） sin（）y（x）2 (x b 2 (x ' (cos()

12、 cos()2sin(丄)2 xL ( cos()si n( 2-X)2 (x 2)(sin(Jy(x)2 (x sin(2）(5)2 (x L)2 (x L)(cos( ) cos()L2 x2 xcos( )( sin( )cos(-)（6）其中x代表軸承幾何中心位置上載荷的位置范圍。在托架的長度大大高于導軌幾何誤差的假設下，近似小角度用來評價角運動誤差是有效的。在方程（5）、（6），我們可以觀察到從各自的正弦和余弦函數(shù)的角和直線運動誤差之間相差90°o另外，根據(jù)機械預計，隨著軸承間距 L的變化，角聯(lián)合運動誤差的幅度會 減小。下一步探討的是獲得聯(lián)合運動直線度誤差的情況下， 使用關

13、節(jié)運動轉角誤差的整合。公式（5）是x從開始位置行進到目前位置的集合:z(x)intL2 x2 xx2sin( )( cos(-) sin()dx sin(丄)(sinQ)L2 x cos(-)(7)通過模擬公式（6）、（7）可用于比較直接和集成計算聯(lián)合運動直線度誤差。假設一個導軌的幾何直線度誤差用正弦函數(shù)的形勢表示（如圖4所示）。圖5和6描繪的托架直接關節(jié)運動直線誤差與一體化聯(lián)合運動轉角誤差表面偏差波長入=200毫米，托架長度分別為L= 300毫米，貝U L= 400毫米。當軸承的間距為 300毫米，關節(jié)運動轉角誤差的整合提供了相當大的關節(jié)運動的直線度誤差，而 直接的關節(jié)運動的直線度誤差是零。

14、 然而，當軸承的間距為400毫米，我們觀察 到相反的，顯然不是其直接的值，即獲得通過整合量為零的運動直線。圖5用軸承間距表示托架的聯(lián)合運動直線度誤差L= 300 毫米，L / 入=1.5圖6托架的聯(lián)合運動的直線度誤差，軸承間距L=400毫米，L/入=2圖7和圖8顯示了聯(lián)合運動誤差的循環(huán)性能。 直線的幅度峰值和托架的角聯(lián) 合運動誤差的振蕩之間的零和最大取決于 L/入的比值。在這個階段的進一步觀察 是隨著L/入比值增大，運動學的角度誤差幅度的減少。圖7托架的聯(lián)合運動直線度誤差隨L/入變化(Em S&CEOWCS圖8托架的關節(jié)運動轉角誤差隨L/入的變化為了闡明直接關節(jié)運動的直線度誤差和表達式

15、（6）、（7）的范圍之間的關系，我們重新排列式（7）的條件，并通過整合獲得L/入的值變化到零。最后, 我們得到表達式（8）、（9）:L2 x2 xz(x) lim(c°s()( sin( ) cos()(8)L/ 0sin(cos(2jXz(X)intlimL/(土)(心)cos(S)(9)2 x2 xsin（） cos（）如果L/入的比值變?yōu)榱悖谝豁椀臉O限（即 cos（ n L/入）和sin（ n L/入） 在表達式（8）、（9）中將減小到1從而直接的直線度誤差和導軌幾何誤差的集 成計算直線度誤差會達到平衡。我們指定這些條款為振幅調制。圖9說明了直接 和集成計算聯(lián)合運動的直線度誤

16、差的振幅調制隨L/入比值的變化而變化。它表明當L/入的比值很小時，直接和集成計算運動直線度誤差非常接近預定值。然 而當比率增加，出現(xiàn)了差異形式：（1）直接和集成計算直線度誤差的振幅調制器之間的相位差（正如布萊恩所提出的一樣）（2）直接和集成計算直線度誤差的幅度調制器之間的大小差異（正如塔尼所提出的一樣）。當表面偏差的波長相對于軸承間距越變越小 時，轉角的整合產(chǎn)生的直線度的值相對于直接得到直線度的值小， 是因為低通濾波器集成的影響。對于有多個諧波組合形成的幾何誤差，振幅調制器將每個諧波成分具體取決 于各自的L/入比值的不同。最終的運動直線度誤差將取決于由多個幾何誤差諧 波的復合效應。4 實驗驗證

17、實驗裝置是由陶瓷束和在高校車間制造的商用 CMM組成部分X軸的空氣 軸承和托架組成（如圖10所示）。安裝在3米厚的鋼筋混凝土樓板的實驗室的高 檔花崗巖測量表上。實驗室內溫度控制住 土 0.1 °C。圖10實驗裝置為了得到不同L/入的比值，要求驗證所提出方程的預測能力，導軌幾何誤 差波長入為變量，軸承間距保持不變。為了這個目的，三大板塊噴不同的圖案并 且放置在陶瓷表面的導軌上以產(chǎn)生導軌幾何誤差。通過此過程中獲得的導軌模式可以模擬可能由傅立葉級數(shù)近似表示的方波41 2n xf（x）-丄si “（勺1上）（10）n 1,3,5. n計算機模擬表明，托架運動性能將是非常類似N = 1的純正弦

18、函數(shù)，可以通過每個諧波成分和各自的作用對運動誤差的影響，減少振幅。因此，它假設的L/ C比例將由第一諧波確定，也就是說由純正弦函數(shù)的最大波長確定。實驗驗證過程包括以下幾個階段：放在陶瓷梁頂面板塊之一后，測量導軌幾 何誤差m(X)。然后通過式(1)、( 2)計算導軌幾何誤差的聯(lián)合直接直線度誤差 z(X)c和角度誤差y(X)c。用式(3)評估聯(lián)合運動直線度誤差z(X)int的整合計算方式，用計算關節(jié)運動轉角誤差y(X)c在下一階段，由激光干涉法測量聯(lián)合運動直接直線度z(X)m和角度誤差y(X)m。然后通過式(3)評估整合計算的聯(lián)合 運動直線度誤差z(X)m,int，用來測量關節(jié)運動轉角誤差y(X)

19、m。在此階段，可實現(xiàn)兩種不同的分析：(1) 比較計算和測量聯(lián)合運動直線度誤差(z(X)c和z(X)m)，以驗證 模型之間導軌的幾何誤差和關節(jié)運動誤差之間的關系。(2) 比較直接直線度和整合計算聯(lián)合運動直線度誤差(z(x)c和z(X)m，z(X)m 和 z(X) m,int )， 分析聯(lián)合運動誤差之間耦合機制。幾何誤差通過一個分辨率為O.OOOlin的指示器測量。鑒于鈑金板的靈活性， 采取在測量區(qū)域附近放置一個 U形重物的措施。圖1113顯示為三種不同的板 測量的幾何誤差。鑒于固有的不可控的噴漆工藝，不能生成完美的方波面。圖11對于L/入=1時的導軌表面幾何誤差圖12對于L/入=0.5 時的導軌

20、表面幾何誤差圖13對于L/入=0.25 時的導軌表面幾何誤差圖1416顯示了通過測量獲得的導軌幾何誤差和直接平直度(z(X)m )和角度測量(z(X)m,int )來計算直接平直度誤差(z(X)c )和整合計算聯(lián)合運動平 直度誤差(z(X)c,int)。為了模擬機器運動的緊密型在測量導軌幾何誤差后，要 考慮在計算期間軸承平均效果的聯(lián)合運動平直度誤差。0100200300400500600Travel圖14托架的聯(lián)合直線度誤差（L/入=1）圖15托架的聯(lián)合直線度誤差(L/入=0.5 )600 Travel (mn)-r- kr:ccrxr)n Denvta fnwm geomKncervors) nJ1', f-和 臣耳JHhnwrraQ A (i)-u Dlretl Mge (jnuinBFICEE呼JiL圖16托架的聯(lián)合直線度誤差(L/入=0.25 )從數(shù)字我們能觀察到以下內容：1有幾點是確定的預測，即：(1) L/入=1時，對于直接關節(jié)運動的直線度誤差的幅度大大高于 通過整合角螺距誤差獲得的聯(lián)合運動直線誤差