精密数控机床闭式静压导轨结构设计及油腔流场研究_李松
ML100数控机床滑动导轨结构设计及刚度分析_论文
ML100数控机床滑动导轨结构设计及刚度分析摘要对于ML100数控机床的静压导轨研究，本文依据现有费静压导轨研究方案，详细的分析和研究了ML100机床的静压导轨。
首先，本文分析了现有的导轨类型以及不同类型导轨的具体优缺点，针对本文特定的静压导轨，本文还进行了静压导轨的特性分析；其次，本文对静压导轨进行了静力学分析以及疲劳特性分析，诠释了静压导轨的优势。
关键词：数控机床；静压导轨；疲劳特性分析；静力学分析ABSTRACTFor hydrostatic guideway research ML100 nc machine tools, based on the existing hydrostatic guideway study scheme, detailed analysis and studies the hydrostatic guideway ML100 machine tool.First, this paper analyzes the existing types of guide rail and the advantages and disadvantages of different kinds of guide rail against this particular hydrostatic guideway, this article also analyses the characteristics of the hydrostatic guideway; Secondly, this paper deals with hydrostatic guideway statics analysis and fatigue characteristic analysis, explained the advantages of hydrostatic guideway.Key Words: Nc machine tool;Hydrostatic guideway;Fatigue characteristics analysis;Statics analysis目录摘要 (1)ABSTRACT (1)1 绪论 (1)1.1 课题研究目的和意义 (1)1.2 国内外机床导轨研究发展现状 (1)1.3 课题研究的主要内容和方法 (2)2 机床导轨的选用 (3)2.1 导轨的功用和分类 (3)2.2 滑动导轨、静压导轨与滚动导轨的特点和经济性 (3)2.2.1 滑动导轨 (3)2.2.2 滚动导轨 (4)2.2.3 静压导轨 (5)2.3 导轨耐磨性 (5)2.3.1 导轨材料的选择 (5)2.3.2 铸铁导轨工作面淬火处理 (5)2.3.3 导轨面的加工精度与表面光整分析 (5)2.3.4 验算导轨面“比压” (6)2.3.5 导轨润滑与保护 (6)2.4 三种导轨的性能分析及导轨的选择 (6)2.5 本章小结 (6)3 静压导轨结构分析 (7)3.1 静压导轨 (7)3.2 静压导轨的优缺点 (8)3.3 静压导轨承载能力 (8)3.4 本章小结 (9)4. 静压导轨有限元分析 (9)4.1 静压导轨静力学分析 (9)4.2 静压导轨寿命分析 (12)4.3 本章小结 (13)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (14)1 绪论1.1 课题研究目的和意义ML100数控机床是由齐二机床研发具有完全自主知识产权的高端重型核电零件加工设备，主要用于核电关键零件水室封头的特殊内、外形的精确加工。
大型滚齿机工作台静压导轨的压力油流场数值模拟
图 １ 定 量 供 油静 压 导轨 工作 原 理 示 意 图
机承载能力 的影响 ， 揭示 了静压导轨 内部的流动规律。
１２ 基本假设及计算条件 ．
１ ）静压导轨 内部流场 中， 流体看成不可压缩流体且 流
流出。 ｛ 收 稿 日期 ：０ ０— ３— ｌ Ｉ ｝ ２ １ ０ ０
基金项 目： 国家科技重大专项课题（ ０９ Ｘ ０ １ ０ １２ｏ ｚ ００ １ ０ １ ； ２０ Ｚ ０ ０ — ８ ，０ ９ ｘ ４ １ — ４ ） 国家杰 出青年科学基金 （０ ２５ ８ ； ４ ５９ ５ １ ） 机 械传动 国家重点实验室 自主课 题 作者简介 ： 刘志丹 （９ ３ ， ， １８ 一） 男 硕士研究 生 ， 主要从事机械制造及其 自动化研究 。
刘志丹 ， ： 等 大型 滚齿机 工作 台静压 导轨 的压 力 油流场数 值模 拟
质量 守恒方程 为
＋ ・ ｐ ） ：０ （ 。 “ （） 、 １
４ ９
式 中： ｐ为密度 ； 为时 间 ； ￡ Ｍ为速度矢 量 ； 为散度 。由于 所研究 的流体为不可 压缩 流体 ， 密度 ｐ为 常数 ， 即 ＝０ ，
台
随着精密齿 轮传动 的发展 ， 对加工精度 可达到 ｌ 。 ｍ ０
甚至更高的亚 微米 、 米滚 齿机 的需求 与 Ｌ俱 增 ， 纳 ｔ 而大 型
数控滚齿机设计 制造 的关键 技术 之一 的就是 工作 台支 承
静压导轨 ， 其性能 直接 影响 到整个 机床 运行 的可靠 性 ， 寿 命和经济指标 。相应地 ， 随着对 流体动力润 滑导轨 的研 究
静压导轨的流体-结构耦合分析及动态性能优化设计
小 等优 点 ，所 以广 泛用 于精 密加 工机 床 中并成 为核
心部 件 。
目前 国 内外许 多研 究人 员采 用有 限元 方法 对静
压轴 承 的油膜 进行 分析 ，很 少 分析静 压 导轨 的油膜 情 况 ，但 它们 的原 理相似 。部分学 者采 用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软 件对 静压 轴承 的油膜压 力状 态 、流动 状态 和温 度场
家 高 档 数 控 机 床 与 基 础 制 造 装 备 重 大 专 项 资 助
编 号 ：２ ０ １ ３ Ｚ Ｘ０ ４ ０ ０ ２ ０ ３１
油垫 的流 量 ：
ｑ ＝ （ ＋ 百 Ｂ ＋ ｂ ） （ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ）
油腔 单元 的流量 ：
（ １ ） ２ ４ Fra bibliotek考虑 压力 和温 升 的情况 下 ，对 液 体静压 导轨 进行 模 态分 析 ，得 到静压 导轨 的 幅频特 性 云 图，并考 虑压 力、 温 度及 外载 荷对 静压 导轨 系统 固有 频率 的影 响 。
速情 况下 圆形 腔和 扇 形腔 的腔 面积 、腔深 对摩 擦 副
的 力学性 能 、油膜 压力 状态 、流动状 态和 温度 场 的 影 响规律 …。还有 部分 学者 采用 Ｕ ＮＩ Ｃ Ｃ Ｆ Ｄ流 体场
软件研 究 了单 一供 气 的小孔 节 流式 圆板气 体静 压轴
１ 液 体 静压导 轨 的静 态性 能理 论分 析
承 的供气 进 出 口的流 体特性 ，使用 非三 维流体 场 计
算 。
１ ． １ 液体静压导轨的流量和刚度计算
一
般毛细管节流开示静压导轨计算公式如下ｂ ：
本文 以液 体静 压 导轨 为研 究对象 ，首先根 据理 论公 式分 析液 体静 压 导轨 的静态 性 能 ，包 括刚 度 、
重型机床垂向导轨副应用恒流闭式静压导轨的设计
重型机床垂向导轨副应用恒流闭式静压导轨的设计李嵩松【摘要】Describes characteristics and application status of static pressure guide, a comprehensive guide describes the static vertical rail technology for heavy-duty machine guideway the design process, including the working principle, the oil film rigidity, the oil chamber arrangement,supply oil return system, the system testing and debugging of the technology and scope of application of the results.%介绍了静压导轨的特点和应用状况，全面阐述了将静压导轨技术应用于重型机床垂向导轨副的设计过程,包括工作原理、油膜刚度、油腔布置、供油回油系统、系统调试测试及该技术的应用成果和范围。
【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】4页(P79-82)【关键词】重型机床；静压导轨；恒流供油；垂向导轨副【作者】李嵩松【作者单位】北京第一机床厂，北京100022【正文语种】中文【中图分类】TG502.3目前国内机床生产厂家在生产重型及超重型机床时，由于机床规格的不断增大垂向导轨副也不断加长(溜板垂向导轨，横梁升降导轨等)，因此垂向导轨副对刚度和承载能力的要求也不断提高。
例如，各厂家所攻关的技术难题:“全包静压滑枕”实质为利用溜板垂向静压导轨增加滑枕的垂向行程。
从而满足现代加工对重型机床滑枕行程所提出的更高设计要求。
因此在设计重型机床垂向导轨副时应用静压导轨就成为解决垂向导轨副刚度和承载能力这一问题的关键。
闭式静压导轨结构静动态性能分析
Ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｃｌ ｏ ｓ ｅ ｄ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ Ｇｕ ｉ ｄ ｅ ｗａ ｙ
Ｌ Ｉ Ｓ ｏ ｎ ｇ ， Ｓ ＯＮＧ Ｊ ｉ ｎ — ｃ ｈ ｕ ｎ，ＲＥ Ｎ Ｇｕ ａ ｎ ｇ － ａ ｎ ，Ｃ ＡＩ Ｙａ ｎ
１ 引言
“ Ｈ Ｔ Ｃ ３ ２ ５ ０ ￣ ｎ精密数控车床和车削 中心” 是 国家“ 高档数控 机床与基 础制造装备 ” 科技重大专项课题之一 ， 目标是设计制 造
生， 能有效满足机床 的使 用要求。 关键词 ： 闭式静压导轨 ； Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ： 静态分析 ； 模态分析
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈｌ ６ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ０ １ ０ — ０ ３
机 械 设 计 与 制 造
１ ０
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
＆
Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
第１ Ｏ期 ２ ０ １ ３年 ｌ ０月
闭式静压 导轨 结构静动 态性 能分析
李 松， 宋锦春 ， 任广安 ， 蔡 衍
１ １ ０ ８ １ ９ ） （ 东北大学 机械工程与 自动化学院 ， 辽宁 沈阳
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ＆Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ８ １ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
闭式液体静压导轨的性能分析与研究
闭式液体静压导轨的性能分析与研究
精密数控车床和车削中心是高精度、高效率的自动化机床,在复杂零件的批量生产中发挥着重要作用。
本文的研究对象是闭式液体静压导轨,它是实现精密进给的运动部件,不仅有着非常高的静态性能和运动直线度,而且具有高刚度、高阻尼等特性。
在运动速度极低的情况下能够运行平稳,不会产生间歇性爬行运动,在精密
和超精密机床上应用广泛。
本文进行了闭式液体静压导轨的结构和液压系统设计。
所设计的导轨采用了闭式结构,能够有效地承载正反向载荷、偏载和颠覆力矩；具有不等面积的对置油腔,可以提高承载能力；采用了双面薄膜节流器,能自动调节各油腔压力以适应外载荷的变化；定压的供油方式充分地保证了压力的平稳和油膜的刚度。
在Solidworks中协同建模,利用ANSYS Workbench对导轨的关键零部件进行了有限元分析。
其中包括静态性能分析、模态分析、基于静态分析的拓扑优化设计和形状优化设计等。
静态性能分析得到最大变形量和最大应力值；模态分析得到各阶的固有频率和振型；基于静态分析的拓扑优化设计,在保证各方面设计要求的前提下,实现轻量化；基于静态分析的形状优化设计,研究了关键尺寸对于静态性能的影响。
在GAMBIT中建模和划分网格,并且以计算流体动力学为基础,利用FLUENT
对导轨的内部流场和温度场进行了数值模拟分析与研究。
得到主油腔的静压力分布云图、动压力分布云图、速度云图和温度分布云图。
本文对于闭式液体静压导轨的性能分析与研究,为导轨的进一步优化设计和实验研究提供了理论依据。
闭式静压导轨结构静动态性能分析
0.00
50.00
100.00（mm）
25.00
75.00
（a）第一阶模态振型
Z Y
X
12
17.605 Max 15.649 13.693 11.737 9.7805 7.8244 5.8683 3.9122 1.9561 0 Min
机械设计与制造
4.529 Max 4.0257 3.5225 3.0193 2.5161 2.0129 1.5097 1.0064 0.50322 0 Min
高精密车床采用闭式液体静压导轨支承。静压导轨要求零 件本身有足够的刚度，以免在压力油的作用下由于零件的变形而 影响静压效果。在精密加工中，对导轨零件的刚度和导轨的动态 性能要求较高。针对静压导轨部分进行分析研究，导轨主要包含 滑动滑板、固定滑板和底座部分。
2 静态性能分析
HTC3250μn 精密数控车床和车削中心的 Z 轴导轨材料采 用 40Cr，在 Workbench 中设置材料属性参数如下。
Y X Z
图 7 滑板的中间位置静态受力总变形图 Fig.7 The Static Deformation Map in the Middle
3 模态分析
滑动滑板的 4 阶固有频率及相应的振型分析，如表 1 所示。
导轨的各阶模态振型，如图 8 所示（省略 3 阶和 4 阶模态振型）。
机床加工最大转速 8000r/min。滑动滑板的一阶、二阶固有频率都
M
T
E
L
D
S
K
R
C
A
B
O
I
C
H
O
G
X
F
A
Y X
0.00
200.00
燕山大学拟奖励2012年度高水平论文清单
1机械工程学院白振华四辊轧机非常态轧制时板形模型的研究2机械工程学院白振华虚拟板形仪的设计及相应板形闭环控制系统的开发3机械工程学院曹秒艳镁合金板材颗粒介质拉深工艺参数数值模拟4机械工程学院陈东宁基于模糊贝叶斯网络的多态系统可靠性分析及在液压系统中的应用5机械工程学院董世民直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理6机械工程学院杜凤山基于有限元与神经网络的板形调控功效7机械工程学院付宇明2Cr13焊接构件埋藏裂纹电磁热止裂及力学性能强化8机械工程学院高殿荣两级电液伺服阀双喷嘴挡板阀内流场计算与分析9机械工程学院高殿荣液体静压导轨定压供油式油腔承载能力的超静定力学模型10机械工程学院高士友基于视觉激光切割厚板切割状态监控方法11机械工程学院官英平拼焊宽板V形自由弯曲回弹预测及试验验证12机械工程学院郝秀红机电集成超环面传动系统三重内共振13机械工程学院金淼给定预紧力下组合机架的上限载荷计算14机械工程学院金振林六足农业机器人并联腿构型分析与结构参数设计15机械工程学院金振林三自由度并联机械腿静力学分析与优化16机械工程学院李强基于改进BP神经网络的连铸漏钢预报17机械工程学院李强基于小波分析的漏钢预报温度数据处理18机械工程学院李学通大型饼类锻件镦粗夹层裂纹缺陷形成机理研究19机械工程学院李宇鹏尺蠖式仿生微型机器人的结构和致动机理研究20机械工程学院刘才42CrMo棒材轧后冷却过程组织转变的计算机模拟21机械工程学院刘才棒材二辊矫直过程中的辊缝工艺参数22机械工程学院刘志亮棒材二辊矫直机辊型曲线与矫直精度分析23机械工程学院骆俊廷板料颗粒介质软凹模成形颗粒运动规律研究24机械工程学院骆俊廷纳米Si2N2O-Sialon陶瓷齿轮超塑性锻造研究25机械工程学院孙登月大直径厚壁管二辊矫直机凹辊辊型有限元研究26机械工程学院孙静娜六辊CVC轧机接触应力与凸度控制的有限元分析27机械工程学院王军基于产品结构特征参数的实例搜索与修改方法28机械工程学院王军基于人工神经网络的零件族智能搜索算法29机械工程学院吴凤和拉杆与推杆组合式滑枕挠曲变形补偿法30机械工程学院席明哲激光快速成形INCONEL718超合金拉伸力学性能研究31机械工程学院席明哲激光快速成形Rene８０高温合金组织及裂纹形成机理32机械工程学院席明哲激光快速成形TA1５钛合金热处理组织及其力学性能33机械工程学院杨莉复合伺服驱动压边力控制方法及执行机构设计34机械工程学院杨育林平纹机织物空间参数化模型及仿真35机械工程学院杨育林一种新型变步长MPPT控制在风电并网系统中的运用36机械工程学院姚建涛双层预紧式多分支六维力传感器及其结构稳定性分析37机械工程学院宜亚丽偏心式摆动活齿啮合副自锁机理研究38机械工程学院张立杰基于D-H矩阵的球面5R并联机构误差建模及灵敏度分析39机械工程学院赵长财大型模锻液压机平衡系统原理及其理论研究40机械工程学院赵长财镁合金板材的固体颗粒介质拉深工艺参数41机械工程学院赵静一自行式液压货车非对称转向系统设计42机械工程学院赵军纯弯曲过弯矫直等价原理及其试验验证43机械工程学院赵铁石基于FAHP的颗粒打散输送系统方案决策研究44机械工程学院赵永生锻造操作机提升机构设计方法45机械工程学院赵永生一种典型DDS锻造操作机运动学分析46机械工程学院郑丽娟含埋藏孔洞缺陷金属构件电磁热止裂强化分析47机械工程学院郑丽娟异种钢焊接接头脉冲放电强化与力学性能分析48机械工程学院安子军摆线钢球行星传动系统参数振动力学特性研究49机械工程学院白振华连续退火过程中带钢热瓢曲产生的机理50机械工程学院白振华六辊轧机薄带轧制过程辊端压靠治理技术的开发51机械工程学院仇平不均匀温度场楔横轧棒材的组织与性能52机械工程学院付宇明Ⅲ型裂纹电磁热止裂分析53机械工程学院付宇明单边裂纹电磁热止裂强化的残余应力分析54机械工程学院付宇明拉矫辊传热机理及激光熔覆强化55机械工程学院付宇明直裂纹电磁热止裂与激光再制造的实验研究56机械工程学院高殿荣径向低速大转矩水液压马达定子曲线特性分析57机械工程学院李学通基于有限元和优化的粗轧短行程控制曲线研究58机械工程学院马瑞大型直缝焊管三点单次矫直技术59机械工程学院马瑞大型轴管类件过弯矫直等价原理实验60机械工程学院史荣基于实验研究的轧机垂扭耦合振动分析61机械工程学院王军斗式提升机模块化快速设计关键技术研究62机械工程学院王军高速陶瓷电主轴设计及性能分析63机械工程学院王军新型大柔度锥面高速刀柄的设计64机械工程学院王敏婷非调质钢F40MnV三辊楔横轧的实验研究65机械工程学院闻岩水泥熟料的颗粒特征及孔隙度66机械工程学院吴凤和从专利角度看数控车床的发展趋势67机械工程学院吴凤和基于有限元的超重型数控落地铣镗床静力学特性分析68机械工程学院肖宏工作辊直径对热轧带钢凸度的影响分析及优化69机械工程学院谢红飙热轧哈芬预埋槽钢孔型设计及实验70机械工程学院许立忠新型旋转式压电惯性电机振子的冲击振动分析71机械工程学院杨莉基于虚拟样机技术的冷锻压力机平衡缸设计72机械工程学院杨盛福基于有限元的轴类件浮动模局部成形新工艺73机械工程学院姚建涛65米射电望远镜副面调整系统姿态精度监测与回零策略74机械工程学院赵铁石基于双目视觉的复合肥颗粒检测系统75机械工程学院赵岩涡轮转子叶片对称加工用双主轴铣削机床76机械工程学院赵永生3种锻造操作机主运动机构受力比较分析77机械工程学院赵永生6-PUS/UPS并联机构运动学标定理论与实验研究78机械工程学院赵永生双层预紧式6维力传感器预紧力对精度影响分析79机械工程学院郑魁敬基于C/S结构的数控设备网络监控系统80机械工程学院郑丽娟16Mn钢表面激光熔覆Ni60合金关键参数优化81机械工程学院陈东宁贝叶斯网络在液压系统可靠性分析中的应用82机械工程学院高殿荣基于PM流量控制器的开式液体静压导轨动态特性分析(英文)83机械工程学院郭长虹计算机辅助飞机公差优化设计的实现84机械工程学院韩晓娟基于SIMULINK的槽轮机构动力学分析及仿真研究85机械工程学院金贺荣5/12钢筋靠模式弯箍机构设计与参数计算86机械工程学院金振林3-DOF并联机械腿动力学建模与伺服电机峰值预估87机械工程学院金振林六足步行机器人的并联机械腿设计88机械工程学院金振林五自由度并联机械腿静力学性能评价与优化设计89机械工程学院孔祥东液压型风力发电机组并网冲击仿真研究90机械工程学院孔祥东油气润滑系统发展综述91机械工程学院李大龙电塑性拔丝加电装置的数值模拟研究92机械工程学院李仕华一种拉索套管外形的设计与优化93机械工程学院刘思远洒布车液压泵典型故障检测的实验研究94机械工程学院刘涛基于数据挖掘的轧机压下系统刚度提取95机械工程学院卢秀春辊式矫直系统钢筋压下挠度计算方法研究96机械工程学院马瑞大型直缝焊管挠度检测系统关键技术研究97机械工程学院彭艳B1型碳化物与bcc铁基体共格界面能的电子理论计算与分析98机械工程学院王健热连轧精轧机组预设定和自适应研究99机械工程学院王军基于量纲分析法的一种磨料水射流打孔模型100机械工程学院王振华高氮铬锰奥氏体钢的热变形行为及热锻开裂机理研究101机械工程学院吴晓明几种轴向柱塞式液压马达的变量调节原理102机械工程学院杨育林兆瓦级风力机特性模拟器103机械工程学院姚春东新型拔管机液压控制系统104机械工程学院姚静油气润滑气液两相环状流流动特性分析105机械工程学院张齐生伺服阀前蓄能器对轧制力控制影响的实验研究106机械工程学院张涛碟形封头旋压成形的数值模拟及工艺分析107机械工程学院张涛封头无胎冷旋压机机架的有限元分析及优化设计108机械工程学院赵静一基于ADAMS自行式框架车转向机构的优化设计109机械工程学院赵石岩大型轴类锻件锻前加热的热透时间研究110机械工程学院郑丽娟Mo强化Fe-Cr-C系堆焊材料组织和力学性能分析111机械工程学院白明华偶数齿烧结机星轮的齿形优化与特性分析112机械工程学院白振华干平整中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数影响的研究113机械工程学院贲红艳蜗线齿轮及其共轭齿轮节曲线的设计114机械工程学院仇平中碳钢楔横轧轧制过程及组织性能研究115机械工程学院付宇明基于流场复势的空间裂纹止裂应力强度因子分析116机械工程学院官英平变压边力对差厚拼焊板方盒形件拉深成形质量的影响117机械工程学院何殷校企合作模式联合培养应用型技术人才的实践探索118机械工程学院胡占齐基于多体运动学的超重型数控机床维护周期预测119机械工程学院黄真空间少自由度并联机构瞬时螺旋运动轴线曲面的几何表示方法120机械工程学院姜万录CDIO项目式教学的课程改革与实践－以电气传动与控制课程三级项目教学为例121机械工程学院姜文光基于区域叠合有限元技术预测三维编织复合材料弹性性能122机械工程学院金淼全预紧组合结构液压机临界预紧力的分析与计算123机械工程学院李艳文基于CDIO的高等教育专业课的教学探讨124机械工程学院刘才二辊矫直过程导板间距工艺参数分析125机械工程学院马筱聪含稀土的23Cr型双相不锈钢的高温变形行为126机械工程学院任廷志节曲线向径以线性速度变化的非圆齿轮研究127机械工程学院任玉波课堂教学过程中讨论课的设计与分析128机械工程学院史荣基于CDIO的卓越工程师试点班课程改革实践129机械工程学院孙登月镶套支承辊有限元分析及疲劳寿命研究130机械工程学院谢红飙包层钢筋轧制过程模拟的接触复合处理及实验研究131机械工程学院许志强微孔洞在材料表面的深度变化对应力集中及疲劳裂纹萌生的影响规律研究132机械工程学院姚建涛双层预紧式六维力传感器动态性能的理论与实验研究133机械工程学院于恩林高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模拟研究134机械工程学院张立杰一种3-RPS并联平台机构偏转能力的分析135机械工程学院赵德颖面向工程教育的金属工艺及机制基础教学改革研究136机械工程学院郑丽娟Cr3C2颗粒增强型堆焊合金组织与性能分析137材料科学与工程学院刘建华4GPa压力处理对T8钢在加热过程中固态相变动力学的影响138材料科学与工程学院刘建华高压处理对Cu75.15Al24.85合金组织与电阻率的影响139材料科学与工程学院王青峰X120管线钢形变奥氏体的静态再结晶行为140材料科学与工程学院张春玲直接热轧法制备Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢141材料科学与工程学院张福成氢对贝氏体辙叉钢摩擦磨损行为的影响142材料科学与工程学院张静武YB70钢氢致韧性损伤研究143材料科学与工程学院蔡大勇微碳钢的热变形方程及热加工图144材料科学与工程学院王明家固溶态316LN不锈钢的氧化行为145材料科学与工程学院王明家含稀土轧辊用高速钢淬回火过程微观组织转变146材料科学与工程学院杨庆祥一种新型冷轧工作辊用高速钢的热变形行为147材料科学与工程学院张春玲热轧Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢的组织与性能148材料科学与工程学院李青山阻燃粘胶纤维的研究进展149材料科学与工程学院王丽萍多元文化视域下大学生核心价值体系教育150材料科学与工程学院王青峰Q550级桥梁钢动态再结晶行为研究151材料科学与工程学院王青峰热压缩形变不均匀性的影响因素及取样方法的研究152材料科学与工程学院肖福仁加热速度和保温时间对X70钢组织与性能的影响153材料科学与工程学院于万里快速降温温度梯度法合成金刚石的晶体缺陷分析154材料科学与工程学院赵玉成纳米陶瓷结合剂粉体的网络凝胶法制备与表征155材料科学与工程学院李工块体非晶合金的研究进展156材料科学与工程学院彭秋明稀土贵金属材料研究进展157材料科学与工程学院钱立和辙叉用高锰钢的循环变形与硬化158材料科学与工程学院曲明贵材料学科创新型人才培养的探索与实践159材料科学与工程学院温福昇放电等离子烧结制备碳化钛块材研究160材料科学与工程学院臧建兵纳米金刚石粉末电化学性能及其表面修饰的研究进展161材料科学与工程学院张海全一种新颖的空穴阻挡材料的合成、表征与空穴阻挡特性研究162材料科学与工程学院赵玉成Si3N4的结构状态对放电等离子烧结制备Sialon陶瓷的影响163亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室柳忠元机械合金化制备碳化钛纳米粉体的合成机理研究164电气工程学院陈志旺基于PIα控制的分数阶超混沌Chen系统同步研究165电气工程学院陈志旺基于不确定逼近的机械手自适应鲁棒预测控制166电气工程学院关新平多智能体系统输入约束下的一致性与轨迹规划研究167电气工程学院洪文学功能近红外光谱用于麻醉深度监测的研究进展168电气工程学院洪文学红外热不对称分析用于面神经功能损伤的客观评估169电气工程学院季淑梅不同形式欺骗行为的ERP特点研究170电气工程学院贾清泉基于证据理论和信息熵的消弧线圈接地电网融合选线方法171电气工程学院景军基于DSP的体外自动除颤仪研究172电气工程学院李海滨一类非线性相对转动系统的组合共振分岔与混沌173电气工程学院李海滨自然环境下基于颜色聚类和颜色距离的死钩检测174电气工程学院李惠光基于I&I与Hamiltonian理论的机器人速度观测器设计175电气工程学院李建雄冷带轧机液压伺服位置系统的鲁棒输出反馈控制176电气工程学院李昕中药色谱指纹图谱在中药质量评价中的应用177电气工程学院李志全二维非球形粒子随机介质中光场的传输特性178电气工程学院李志全金属-绝缘体-金属结构的表面等离激元受激放大辐射放大器的研制179电气工程学院李志全一种表面等离子体激元定向耦合器的传输特性180电气工程学院李志全自由光谱范围加倍的单微环谐振滤波器181电气工程学院林洪彬基于多尺度张量分解的点云结构特征提取182电气工程学院林洪彬基于核密度估计的点云鲁棒配准算法183电气工程学院刘彬基于节点综合故障模型的无线传感器网络容错拓扑控制方法184电气工程学院刘彬能量异构无线传感器网络容错拓扑研究185电气工程学院刘福才风力发电系统的Hamilton建模及其无速度传感器控制186电气工程学院刘福才基于Hamilton模型的风力发电系统的自适应控制187电气工程学院刘福才基于Hamilton模型的永磁同步风力发电系统中混沌运动的H∞控制188电气工程学院刘爽旋转机械耦合传动系统参激振动分析与控制189电气工程学院卢志刚考虑碳减排日指标约束的碳捕集调度策略190电气工程学院马丽叶基于区间数的城市配电网经济运行模糊综合评价191电气工程学院牛培峰基于万有引力优化的支持向量机模型在板形识别中的应用192电气工程学院潘钊三维荧光光谱及平行因子分析在石油类污染物检测分析中的应用193电气工程学院时培明含间隙多自由度轧机传动系统非线性扭振动力特性194电气工程学院时培明一类高维非线性动力系统的Lyapunov-Schmidt约化与奇异性分析195电气工程学院孙孝峰并联有源滤波器网侧谐波电流反馈控制196电气工程学院孙孝峰低压微电网逆变器频率电压协调控制197电气工程学院孙孝峰微型光伏分布式发电系统能量优化控制研究198电气工程学院滕峰成基于遗传算法的光纤光栅横向均匀受压谱型识别技术的研究199电气工程学院王书涛基于多重分形去趋势波动的机械故障诊断新方法200电气工程学院王书涛基于数学形态学和模糊聚类的旋转机械故障诊断201电气工程学院王晓寰分布式发电系统无缝切换控制策略202电气工程学院王玉田基于Boxcar滤波器的荧光检测二氧化硫信号的去噪研究203电气工程学院王振臣基于自适应遗传算法和BP神经网络的电池容量预测204电气工程学院邬伟扬无变压器非隔离型光伏并网逆变器漏电流抑制技术205电气工程学院吴俊娟一种改进的光伏系统MPPT控制算法206电气工程学院吴忠强高阶非线性液压辊缝系统的Backstepping动态面控制207电气工程学院吴忠强基于径向基函数逆系统的锅炉-汽轮机系统终端滑模控制研究208电气工程学院吴忠强柔性机器人基于自适应模糊动态面的实用稳定控制209电气工程学院谢平基于改进粒子群算法的并联机器人运动学精度提高新方法210电气工程学院谢平一种并联机器人误差综合补偿方法211电气工程学院闫朝阳单相高频链矩阵逆变器解结耦SPWM策略及实现212电气工程学院臧怀泉基于遗传算法的电动助力转向系统鲁棒H_∞控制213电气工程学院张纯江基于二自由度的双馈风力发电系统并网控制策略214电气工程学院张纯江微网中三相逆变器类功率下垂控制和并联系统小信号建模与分析215电气工程学院张淑清基于数学形态学和模糊聚类的旋转机械故障诊断的研究216电气工程学院张淑清基于威布尔分布与模糊C均值的滚动轴承故障识别217电气工程学院张淑清基于小波及非线性预测的轴承故障诊断方法研究218电气工程学院张颖马赫-曾德尔分布式光纤周界防范系统定位算法研究219电气工程学院张玉存基于红外测温的筒形锻件内外径在线测量220电气工程学院张玉存基于红外光谱的含氧化皮热态锻件温度检测方法221电气工程学院张玉存基于拓扑传递的耦合机械故障特征提取方法222电气工程学院张玉燕基于相位展开的自混合干涉位移重构方法研究223电气工程学院赵新秋基于改进混洗蛙跳算法的冷连轧轧制规程优化224电气工程学院赵兴涛微小空气孔传光的光子晶体光纤研究225电气工程学院赵勇癫痫脑电信号符号动力学分析226电气工程学院郑颖楠基于阻抗匹配误差调节的光伏发电MPPT方法227电气工程学院程淑红动态图像序列中鱼体体干运动建模228电气工程学院党会基于差分模式激发光声光谱法的气体检测系统研究229电气工程学院关新平无线传感器网络中事件驱动的能量均衡多流聚合路由算法230电气工程学院郭小强微电网变换器可编程虚拟无源网络原理及分析231电气工程学院胡春海可实现图像自修复的压缩感知超分辨率成像232电气工程学院李建雄轧机液压伺服位置系统的自适应输出反馈控制233电气工程学院林洪彬回转类锻件视觉测量系统自标定234电气工程学院刘福才LC串联谐振和LCC串并联谐振在高压脉冲电容充电电源中的应用比较235电气工程学院刘福才串并联谐振高压脉冲电容充电电源的闭环控制236电气工程学院刘福才基于异步机的小功率风机特性动态模拟器研究237电气工程学院刘福才重力对空间机械臂运动控制的影响238电气工程学院刘志新一种具有提高覆盖性能的传感器网络节能分簇算法239电气工程学院卢志刚基于分解协调及外网浓缩等值的多代理状态估计240电气工程学院卢志刚基于改进离散BCC算法的电网开关信息错误辨识241电气工程学院卢志刚基于黑板模型的配电网多故障分时段动态恢复242电气工程学院卢志刚基于证据融合理论的多不良数据辨识243电气工程学院卢志刚一种求解复杂环网保护配合最优断点集的新方法244电气工程学院马丽叶计及负荷不确定性的电网参数分析和优化245电气工程学院孟宗风力发电机组非线性传动系统建模与稳定性分析246电气工程学院伞国成单相光伏并网逆变器直流注入测量实验研究247电气工程学院时培明含间隙强非线性扭振系统的分岔行为研究248电气工程学院时培明一类准周期参激非线性扭振系统的周期簇发249电气工程学院王德玉单相光伏并网逆变器PDFI控制技术研究250电气工程学院王洪斌具有优化步长的最速下降法MPPT控制251电气工程学院王晓寰分布式发电并网无缝切换控制算法设计与实现252电气工程学院王志斌基于CPV技术的LED路灯聚光器的研究253电气工程学院吴忠强基于奇异摄动理论的电液伺服系统Backstepping滑模自适应控制254电气工程学院吴忠强基于视觉反馈的机器人全调节RBF神经网络自适应反演控制255电气工程学院吴忠强双馈风力发电系统终端滑模控制研究256电气工程学院杨丽君基于黑板模型的配电网故障恢复多代理协作机制设计257电气工程学院杨丽君配电网智能化规划评价指标258电气工程学院杨秋霞三相光伏并网逆变器电流扰动孤岛检测建模与分析259电气工程学院殷桂梁微型水力发电机组系统建模与仿真260电气工程学院张纯江基于下垂控制的自治微电网建模与稳定性分析261电气工程学院张淑清滑动去趋势波动分析在电能质量暂态扰动检测中的应用262电气工程学院张晓辉基于改进细菌群体趋药性算法的电力系统无功优化263电气工程学院张颖光纤光栅温度调谐技术的发展与展望264电气工程学院赵清林基于数字控制的三电平LLC谐振变换器设计265电气工程学院车海军基于FPGA的AGC系统位置检测接口电路设计266电气工程学院丁伟利基于视觉交互的手部运动虚拟康复系统267电气工程学院丁伟利基于数字高程模型的复杂地表红外辐射特性模拟268电气工程学院方一鸣永磁同步电机转速快速动态滑模控制269电气工程学院方一鸣轧机液压伺服系统多模型切换自适应反步控制270电气工程学院侯培国基于DSP和FPGA的光电式动态扭矩测量系统271电气工程学院胡艳玲可调灵敏度的新型光纤光学甲烷检测系统272电气工程学院李国友基于步进电机的微量计量泵控制系统的研究与实现273电气工程学院李惠光基于图像视觉伺服的AGV动力学控制274电气工程学院李鑫滨基于离散人工蜂群算法的认知无线电频谱分配275电气工程学院李志全表面等离子激元脉冲整流产生太赫兹电动势276电气工程学院李志全光栅耦合的可集成表面等离子体激射装置277电气工程学院刘彬基于正交投影约束的点模型去噪278电气工程学院刘福才基于ARM9的无线视频监控系统设计与实现279电气工程学院刘福才数字积分器在脉冲电流检测中的应用280电气工程学院卢志刚基于群决策理论的输电网多阶段规划综合决策281电气工程学院牛培峰基于模糊滑模的不确定混沌系统控制282电气工程学院荣雅君虚拟实验室的构建283电气工程学院王洪瑞PSS 3-2-1正交并联机构动平台的位姿控制284电气工程学院王洪瑞虚拟手术中基于凸多边形的软组织切割算法研究285电气工程学院王书涛光纤荧光式测水中矿物油浓度286电气工程学院王书涛基于光谱吸收和荧光检测技术的新型光纤气体传感系统287电气工程学院王振臣一种新型车牌定位算法的研究288电气工程学院吴飞双环掺铒光纤激光器混沌的耦合反馈相移控制289电气工程学院吴忠强基于Hamilton系统的风力发电双PWM变流器控制研290电气工程学院徐永红基于四元数小波变换及多分形特征的纹理分类291电气工程学院杨景明带钢冷连轧材料变形抗力模型研究292电气工程学院杨丽君基于RPI值和多目标二进制BCC算法的配电网多故障恢复策略293电气工程学院杨丽君基于多Agent演化算法的多目标配电网故障恢复294电气工程学院杨秋霞有源电力滤波器的特定次谐波控制策略295电气工程学院殷桂梁模糊神经网络光伏功率调节系统。
精密数控车床静压导轨性能仿真研究
随着现代机械零件精度要求的日益提高 ， 我国 航空航天 、 能源 、 军工 、 汽车制造业等行业领域对 于精密机床有非常迫切的需求 。 而开发具有自主知 识产权的具有国际先进水平的精密数控机床 ， 对行 业的装备水平 、 加工产品质量的提高有重要作用和 意义 。 “精密数控车床 ” 是 “高档数控机床与基础制造 装备” 科技重大专项的子课题 ， 对数控车床的加工 精度提出了微米级的要求 。其精密车削加工除要求工 作台具有亚微米级的重复定位精度外 ，还要有微量进 给功能 ，这就需要根本性地改善导轨的摩擦特性和吸 收振动的能力。而液体静压导轨优越的吸振能力能够 增强硬切削的功能和增加刀具的寿命 ，并显著改善车 削圆度和表面粗糙度 ，因而液体静压导轨无疑是精密 ［1 ］ 车床导轨的最佳方案 。 但是由于影响静压导轨性能的因素较多 ，通常的 设计仅仅是依据经验来选择结构设计参数和节流器参 数，对于各参数对导轨性能的影响缺乏整体的考虑 ， 因而在设计阶段有必要根据静压导轨基本方程及流体 力学来推导建立导轨的性能方程 ，利用计算机仿真技
收稿日期： 2011 － 02 － 24 作者简介： 李文锋 （ 1985 —） ，男，硕士研究生，研究方向为机电系统及液压系统控制。E － mail： qifeng22263@ 163. com。
第5 期
李文锋 等： 精密数控车床静压导轨性能仿真研究
· 15·
p=
ps ps ps = = = Rc R h0 R c0 R c R c0 R h0 R c 1+ 1+ 1+ （ ） Rh R h0 R c0 R h R h0 R c0 R h
(
)
(
)
程
［2 ］
此为闭 式 静 压 导 轨 的 静 态 性 能 分 析 的 基 本 方 。
基于数值模拟的超精密静压导轨静态特性分析_崔海龙
后采用积分法得到油膜面的承载力，在此基础上采用逐差法得到油膜面的刚度值； 接着分析了节流
孔直径、供油压力及油膜间隙对承载力及刚度特性的影响规律； 最后将流体域油膜面的压力分布耦
合到固体域的运动滑块上进行流固耦合分析，得到导轨运动滑块在流场压力及外部载荷作用下的应
力、应变等静力特性，完成了静压导轨的强度校核。
隙过小将会导致阻塞现象） ，因此需要通过数值模拟 计算匹配供气压力与节流孔孔径大小、油膜间隙厚度 的关系。在节流孔大小为 1mm，油膜间隙在 14 ～ 22μm 范围条件下，不同供气压力对应的空载和满载的偏心 率曲线如图 7 所示（ 负号表示向下偏心，正号表示向上 偏心） 。从图 7 中可以看出，当供油压力小于 0. 9MPa 时，向下的偏心率超过 0. 4，当供油压力大于 1. 1MPa 时，向上的偏心率超过 0. 5，因此 本 文 选 用 供 油 压 力 1. 0MPa。
2 静压导轨数值模拟分析
2． 1 有限元模型建立 流体数值模拟分析通常只用考虑通流区域的流动
特性，流体建模过程做如下处理： ①导轨滑块实体区域 不用建模，只保留导轨滑块的外表面，用于分析导轨滑 块表面的压强分布和受力特性； ②保留全部液体通流 区域，用于分析整个流体域的流场特性。本文的研究 对象为静压导轨的承载和刚度特性，保留与其相关的 流体域以及特定边界条件，将与其无关的结构进行简 化，由于各油膜支承面相互独立，为减小计算规模，先 取出单独的一组液压支承系统进行分析，其流体域几 何模型如图 3 所示。从图中可以看出，整个流场区域 被节流孔入口（ INLET） 、节流孔壁面（ WALL） 、油塞壁 面（ WALL） 、油腔壁面（ WALL） 、油膜壁面（ WALL） 及 油膜出口（ OUTLET） 组成。
基于FLUENT的精密数控车床静压导轨设计及优化
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｌ ｉ ｄ ｅ ・ ｔ ｙ ｐ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ａ ｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｎ ｕ ｍ ｅ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ （ Ｃ Ｎ Ｃ ）ｌ ａ ｔ ｈ ｅ ｗ ａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ －
一
定程 度上加快油液变质 、节流器堵塞 ，并针 对油腔结构进行优化 ，改善 了内部流场特性 ，降低切割作用造成 的影响。
关 键词 ：精 密数控车床 ；滑块式静压导轨 ；油 腔结 构 ；优化设计 中图分 类号 ：Ｔ Ｇ ５ １ ９ ． ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ １ —３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ３ ）７— ０ １ ５— ７
ｔ ｅ ｄ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ ａ ｓ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄ ． Ｂｙ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ｍｉ ｎ ｉ ｍｕ ｍ ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
基于内反馈闭式静压节流原理的静压导轨设计
doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2018.09.004基于内反馈闭式静压节流原理的静压导轨设计范长庚1!2,路文忠9,陈永亮8(1.天津市第二机床有限公司，天津300409; 2.天津大学机械工程学院，天津300072)摘要：主要介绍了基于内反馈闭式静压节流原理的静压导轨的设计。
首先阐述了内反馈闭式静压的节流原理和理论计算过程，其次结合基于内反馈闭式静压节流原理，提供了静压导轨的设计步骤;最后在分析了静压导轨的基本结构和参数特性的基础上，从理论计算和仿真分析两个方面论述了设计方法的有效性和合理性。
关键词：内反馈闭式静压;节流;静压导轨;仿真分析中图分类号:TH137 文献标志码:A 文章编号= 1008-0813 (2018 $09 A012-06The Design of Hydrostatic Guideway witli Internal Feedback ClosedHydrostatic Throttling PrincipleFAN Chang-geng1，2，LU Wen-zhong1，CHEN Yong-liang2(1. Tianjin N o.2 Machine Tool Co.，Ltd.，Tianjin300409，China;2.School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin300072，China)A bstract:Mainly introduces t he design based on the internal feedback closed hydrostatic throttling principle the hyd all，Elaborate the closed h ydrostatic throttling principle and theoretical calculation process. Secondly，based on the principle of internalfeedback closed hydrostatic throttling，the design method of hydrostatic guideway is given. At last，based on the anal and parameter characteristics of the hydrostatic guideway，the validity and rationality of the design method are disc theoretical calculation and simulation analysis.Key words：internal feedback closed hydrostatic；throttling %hydrostatic guideway；simulation analysis/-v、t‘.>，0 刖s随着经济的发展，科技的进步，工业水平的不断提 高，机床精度要求不断的提高，静压导轨越来越普遍的 应用于高精度数控机床。
静压导轨实验平台搭建与仿真分析
毕业设计（论文）题目：静压导轨实验平台搭建与仿真分析学生姓名：学号：学部（系）：机械与电气工程学部专业年级： 09机械设计制造及其自动化指导教师：职称或学位：教授2013年4月10日目录摘要 (3)关键词 (3)Abstract (3)Key Words (4)前言 (4)1. 静压导轨简介 (5)1.1 静压导轨工作原理 (5)1.2 静压导轨优缺点 (7)1.3 静压导轨供油方式 (8)1.3.1 定压供油 (8)1.3.2定量供油 (9)2. 静压导轨受力分析 (10)3. 静压导轨结构设计 (17)3.1 结构设计 (17)3.1.1 油腔结构设计 (17)3.1.2 导轨结构设计 (19)3.2 供油系统设计 (21)4. 静压导轨动力学性能分析 (23)4.1 建模过程 (23)4.1.1 在Proe4.0中建立静压导轨模型 (23)4.1.2 将Proe中建好的模型导入Ansys中 (27)4.2 分析过程 (28)结束语 (34)参考文献 (35)致谢 (36)静压导轨实验平台搭建与仿真分析摘要在制造技术飞速发展的今天，机械工业正向大型化、高速重载、高精度，以及高性能化的方向发展。
人们对机加工产品的质量和精度方面要求也越来越高，对加工产品的机床精度要求也日益提高。
由于液体静压导轨具有高精度、高刚度、高寿命等优点，因此广泛应用于数控机床领域。
本文首先介绍了静压导轨工作基本原理，然后利用Ansys进行静压导轨实验平台的搭建，其中包括静压导轨结构设计和静压导轨供油系统设计，并进行了仿真分析。
关键词：静压导轨；Ansys；结构设计；供油系统设计；仿真分析Built an experiment platform of the Hydrostatic guideway and make a simulated analysisAbstractIn the present,with the rapid development of manufacturing tech-nology,machinery industry forward large,high speed,high precision and performance oriented direction.People on the machining quality and Precision requirements have become more sophisticated,précis machine tools for processing the product requirements are increasing. With advantages of high accuracy, large rigidity and longlife as well as low attrition, the hydrostatic guideway is widely used in the field of CNC machine tools.This article first introduces the basic principle of the hydrostatic guideway,then using Ansys to built an experiment platform of the hydrostatic guideway, including design the structure of the hydrostatic guideway and the oil supply system of the hydrostatic guideway,and perform a simulation about the hydrostatic guideway.Key Words: hydrostatic guideway;Ansys;The structure design；Design of oil supply system;Simulation前言未来全球的机床发展趋势将会是高速化，超精密，纳米化和信息化，同时生态环保的理念也会逐渐普及在新一代机床设计上。
闭式静压导轨工作原理
闭式静压导轨工作原理嘿，咱今儿来聊聊闭式静压导轨的工作原理哈！你说这闭式静压导轨啊，就像是一个超级稳定的大力士。
想象一下，普通的导轨就像是走在坑坑洼洼路上的人，时不时就会颠簸一下。
但闭式静压导轨可不一样，它就像走在平坦的康庄大道上，稳稳当当的。
它是怎么做到这么厉害的呢？其实啊，就是靠那神奇的静压油膜。
这油膜就像是给导轨穿上了一层超级柔软又有力量的保护衣。
当导轨工作的时候，这层油膜就会均匀地分布在导轨和滑块之间，把它们隔开。
这有啥好处呢？好处可多啦！首先呢，它能减少摩擦，就好像是给导轨抹了润滑油一样，让它们能轻松地相对运动，而且几乎不会有磨损。
你说神奇不神奇？这样一来，导轨的使用寿命那可就大大延长啦。
然后呢，因为有了这层油膜，导轨的运动就会特别平稳，不会有那种抖动或者晃动。
就好像是在坐非常平稳的电梯一样，一点颠簸的感觉都没有。
这对于一些对精度要求特别高的设备来说，那可真是太重要啦！而且哦，这闭式静压导轨还特别能适应各种恶劣的环境。
不管是高温还是低温，不管是潮湿还是干燥，它都能稳稳地工作。
就像是一个坚强的战士，啥困难都不怕。
你看那些高精度的机床、测量仪器啥的，很多都用了闭式静压导轨呢。
它能让这些设备发挥出最好的性能，制造出超级精密的零件。
咱再打个比方，这闭式静压导轨就像是一个优秀的舞蹈家，在舞台上翩翩起舞，动作优雅又精准。
而那静压油膜就是它的舞鞋，给它提供了最好的支撑和保护。
说真的，闭式静压导轨真的是一项非常了不起的技术。
它让我们的工业生产变得更加高效、更加精确。
没有它，很多高科技的产品可能都没办法制造出来呢！你说它重要不重要？所以啊，咱可得好好了解了解它，让它为我们的生活和工作带来更多的便利和进步。
怎么样，闭式静压导轨是不是很厉害呀？。
闭式静压导轨在精密平面磨床中的应用
精密制造与自动化2021年第2期闭式静压导轨在精密平面磨床中的应用**高档数控机床与基础制造装备科技重大专项项目资助课题编号：2011ZX04004-051杜雄何雨倩忻晓蔚（上海机床厂有限公司上海200093）摘 要 静压支承具有误差均化作用，在精密机床结构中广泛应用。
针对龙门架式卧轴矩台光学玻璃专用平面磨床，先对其砂轮架所在的Y 轴和Z 轴进行了闭式静压导轨结构的描述，再对实施机床三个直线运动的X 轴、Y 轴和Z 轴的工作台、横梁导轨和砂轮架的装配进行了有针对性的阐述，最后在整体装配完成后采用试磨工作对机床性能进行考核，相关设计工作可为闭式静压导轨的进一步应用提供参考。
关键词静压导轨平面磨床装配所谓超精密加工技术，它涵盖了超精密车削技 术、超精密铳削技术、超精密磨削技术、表面镜面抛光技术和超精密特种加工技术等，这几种超精密 加工技术的共性技术基础是超精密机床技术。
为了 实现高精度的要求，国内外机床的进给运动一般采用高运动精度的气体或液体静压导轨结构。
光学玻璃是应用于激光技术、光电通讯、航空航天以及国防工业等领域的光学元件。
某公司在“高 档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题资助下，研制了适应大尺寸光学玻璃磨削加工用的 H402-AZ 数控专用平面磨床。
机床结构采用了液体 静压导轨和静压电主轴技术。
对于机床所采用的静压导轨来说，其关键技术体现在如下几个方面：（1）静压导轨参数计算技术;（2）静压导轨有限元仿真与性能优化技术；（3）静 压导轨加工与装配技术；（4）静压导轨精度保持性 技术。
本文在文献［1］介绍工作台采用双层静压导轨结构的基础上，对机床的Y 轴和Z 轴所采用的闭式 静压导轨结构设计进行描述，并对机床静压所在的 三个直线轴的装配进行了说明。
1机床闭式静压导轨总体设计根据液体静压导轨的工作环境和所承受的载荷 的情况不同，其结构形式上有开式和闭式之分。
开式导轨依靠运动件自重和外载荷来保持运动件不从基础静导轨件上分离，显而易见，开式导轨只能承 受单向载荷，承受偏载和倾覆力矩的能力差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
h g0 = 7. 28 ˑ 10 － 2 mm
β = 1 +
6 h3 B' r g2 3 ·ln π·（ h' r g1 g0 ）
2 h' β g0 · ps 6（ β － 1）
( )
β = 2. 125
k =
3
薄膜变形系数 k
2
k = 1. 27 ˑ 10 － 8 mm精密数控机床闭式静压导轨结构设计及油腔流场研究
· 87·
在精密导轨系统的设计中，不仅油腔流场会对导轨的 精度造成影响，同时流场温度即液压油温度也会造成 ［7 ］ 流场的流动不确定性和流动状态的改变 。 设置相关参数后进行迭代计算 。在此过程中，残 差监测器中显示的残差值在逐渐减小，收敛后的残差 曲线如图 4 所示 。
图2
主油腔几何模型
2
网格划分
图3
几何模型的网格划分
建立 SolidWorks 三维模型后，导入到 FLUENT 前 处理器 Gambit 中 。由于导轨油膜厚度只有 0. 04 mm， 相对其他参数小得多 。所以，在进行网格划分时，要 分别划分不同区域的网格，网格形式选用 Hex / Wedge ［5 － 6 ］ 。划分好网格的模型见图 3 。 单元
Structural Design and Ｒesearch on Oil Chamber Flow Field for Closed Hydrostatic Guideway of Precision CNC Machine
LI Song，SONG Jinchun ，WANG Changzhou ，ＲEN Guangan （ School of Mechanical Engineering ＆ Automation ，Northeastern University ，Shenyang Liaoning 110819 ，China）
李松，宋锦春，王长周，任广安
( 东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳 110819 )
摘要： 针对精密数控机床对导轨精度的要求，设计一种基于薄膜反馈节流器的闭式静压导轨系统，并根据无穷大刚度 原则计算了导轨的结构参数 。利用三维软件 SolidWorks 建立静压导轨油腔的三维模型，导入流体力学软件 FLUENT 的前处 理器 Gambit 进行网格划分； 在设定一定进口压力条件下，给定导轨在静止状态和移动状态下的静压腔流场与温度场的变化 规律。通过 FLUENT 的数值分析得到： 在相对静止状态下，静压腔的流场成对称分布； 相对速度变大时，静压腔流场在边 缘区域压力成不规则的下降，温度在此区域急剧上升，容易出现 “气穴” 现象，致使油液发热，从而导致导轨运动精度降 低。 关键词： 闭式静压导轨； FLUENT； 压力场； 流场； 温度场 中图分类号： TG580. 23 + 2 文献标识码： A 文章编号： 1001 － 3881 （ 2014 ） 15 － 085 － 3
通过 GAMBIT 中的 Examine Mesh 选项，对新 生 成网格的质量进行检查 。 经检查，网格总单元数为 83 705 个，有效单元数为 83 705 ，即网格单元的有效 率为 100% ，网格质量好，精度足够 。
3
数值模拟
在导轨静止状态和工作状态下 （ 取 24 m / min ） ，
4
结论
图6
导轨工作时动压力分布云图
基于精密导轨刚度无穷大原则，设计了闭式静压 导轨的油腔结构参数 。在静止和工作状态下分别得到 了静压腔的压力场 、速度场和温度场的分布云图 。在 快速运动状态下，静压腔流场会出现局部油膜压力的 不稳定，温度场中也有局部温度过高的情况，从而降 低导轨的精度和承载能力 。文中的研究为精密机床闭 式静压导轨的设计提供了理论参考和改进方向 。
· 86·
机床与液压
第 42 卷
为例，导轨及刀塔质量约 1. 5 t ，最大切削力为 F = 830 N。为实现导轨工作状态下的最大刚度，闭式导 轨采用非对称面积结构 。 闭式静压导轨由主油腔和辅油腔组成对置的闭式 静压支撑 。文中主要研究 X 轴导轨主油腔内流场分布
表1 变量 A1 ≈ 副油腔的 基本尺寸 A2 ≈ 计算公式 1 （ L1 + l 1 ） （ B1 + b 1 ） 4 1 （ L2 + l 2 ） （ B2 + b 2 ） 4 K A = A2 / A1 油腔压力 F0 pr = A1 － A2
从速度分布云图可以看出： 在矩形油腔与油膜过 渡的 4 个直角区域 （ 图中红色区域） 出现了局部速 度过快的情况，可能导致油膜压力的不稳定，降低导 轨的精度和承载能力 。 温度对液压油的黏性有较大的影响，当温度升高 时，液压油的内聚力减小，黏度随之降低 。这种变化 在低温范围内表现得特别强烈，液压油黏度的变化直 ［8 － 10 ］ 。 按 照绝 接影响闭式液体静压导轨的正常运行 热条件计算，认为导轨是绝热材料，在导轨运行过程 中，液压油内摩擦产生的热量全部由液压油带走，液 压油产生了温升，而导轨的温度不变 。通过对主油腔 的迭代计算，得到图 8 温度分布云图 。
2014 年 8 月 第 42 卷 第 15 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDＲAULICS
Aug. 2014 Vol. 42 No. 15
DOI： 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2014. 15. 021
精密数控机床闭式静压导轨结构设计及油腔流场研究
－3
［3 － 4 ］
闭式导轨结构参数设计 结果 B2 = 53 mm A1 = 50. 4 cm2 A2 = 39. 9 cm2 p r = 1. 75 MPa
液压系统 的流量
q =
h3 B' ·p r ηt
q = 0. 582 L / min q 总 = 14 L / min
q总 = 8 ˑ 3 ˑ q
3
Pa·s
支承流量系数 B' = 1. 7
初始节 双 面 薄 膜 节 流 器 薄膜变 形系数 弹性薄 膜片的 厚度 液压系统工作压力 流间隙 实际节 流比
h g0 = h·
槡
6 B' r ·ln g2 π·（ β ' － 1 ） r g1
( )
初始节流间隙 h g0 初选节流比 B' = 2 实际节流比 β 初始节流间隙的圆整值
图4
残差曲线
导轨静止状态下得到油腔静压力场分布图如图 5 所示 。当闭式液 体静压导轨以 0. 4 m / s 的 速 度 运 动 时，由于导轨的容腔壁面与液压油的液面接触，在摩 擦力的作用下液压油将产生运动，得到的动压力分布 云图如图 6 所示 。
图8 温度场分布云图
图5
静压力分布云图
从图中可以看出： 温度从进油口向出油口方向逐 渐升高 。闭式液体静压导轨在运动时，导轨的容腔壁 面与液压油的液面接触，在摩擦力的作用下液压油将 产生运动，在运动方向上的液阻逐渐增大 。此外，液 压油产生剪切运动，内摩擦产生的热量增多 。综合以 上两个因素，在导轨前进方向上出现局部温度过高的 情况，液体黏度会发生很大的变化，从而影响油膜刚 度和导轨的正常运行 。
δ =
槡
2 3 （ 1 － ν2 ） （ r 2 g3 － r g1 ） 16 Ek
弹性薄膜片的厚度 δ
11 弹性模量 E = 2. 1 ˑ 10 Pa 泊松比 ν = 0. 28
δ = 1. 68 mm p s = 3. 7 MPa
p s = β ·p r
液压系统的工作压力 p s
油膜厚度 h = 0. 04 mm； 进油口直径 d = 5 mm。 设计出 X 轴导轨的静压腔的 SolidWorks 模型如图 2 所 示。
压原理图如图 1 所示 。
图1
静压导轨系统液压原理图
1
对置油腔结构设计
根据机床的具体参数和加工工艺，以 X 轴导 轨
收稿日期： 2013 － 07 － 03 基金项目： 国家 “十一五” 机床重大专项资助项目 （ 2009ZX04001 － 053 ） 作者简介： 李松 （ 1987 —） ，男，博 士 研 究 生，主 要 从 事 液 压 传 动 和 静 压 导 轨 技 术 方 面 的 研 究。 E － mail： lisongsnow @ 163. com。
Abstract： To fulfill the accuracy requirement of precision NC machine tools，a kind of closed hydrostatic guideway system was designed based on thin film feedback throttler，and the structural parameters of the guideway were calculated according to the infinite stiffness principle． Threedimensional software SolidWorks and Gambit were used to establish oil chamber model of hydrostatic guideway and generate mesh respectively． Under the same inlet pressure，the distribution laws of flow field in static pressure chamber and temperature field were obtained respectively during the guideway stopping and moving． It is concluded that， the distribution of flow field in static pressure chamber is symmetrical，and when relative velocity increases，the pressure near edge zone of flow field in static pressure chamber decreases unregularly，and the temperature of the zone rises increasingly，which will cause cavitation，oil emitting heat and the kinematic accuracy of guideway reducing． Keywords： Closed hydrostatic guideway； FLUENT； Pressure field； Flow field； Temperature field