精密直线运动机构伺服加载及性能测试试验台的设计研究(2)
1.2 国内外的研究现状
1.3 本课题的研究内容
直线运动机构测试研究现状正处于发展阶段，我国与国际先进水平还有相当大的差距，还有很多问题有待解决。本课题以丝杠副为研究对象，再结合前人对直线运动机构测试领域所做的研究内容以及遇到的实际问题汇总。本文的主要研究内容分为以下部分：
(1)查阅国内外文献和技术资料，充分熟悉关于直线运动机构测试相关领域的研究进展及其方法。
(2)丝杠副的设计，包括试验台等主要零部件的结构设计，以及整体装置的设计。综合测试系统的电器设备选择，包括三相异步电机和各类型传感器，
(3)完成对丝杠副速度、加速度、承载能力、零件强度、定位精度、转矩等性能的测试。
2 总体方案设计
2.1 系统总体设计方案
该试验系统具体要达到以下指标：
1）加载系统最大功率：5kw；
2) 最大直线加载力：100kN；
3) 加载力精度：0.5%FS；
4) 最大输出直线速度:300mm/s；
5) 动态加载频率：20HZ。
关于对试验台的加载 ，我有3种构思。
方案构思1 ：实现对试验台的加载，我们可以在待加载零部件上安装一个杆，杆的另一端与弹簧相连接，这种安装简单，但是，控制加载力大小很难。
方案构思2 ：实现对试验台的加载，我们还可以在待加载零部件上连接一个液压油缸，通过控制油液的压力来实现加载，这样加载力可调控，加载起来比较方便。
方案构思3：实现对试验台的加载，我们可以采用直线电机加载，试验机丝杠由伺服电机结合联轴器产生旋转运动，然后将丝杠螺母和直线电机的动子相连接，我们使直线电机始终产生与工作台相反方向的推力来加载，整个过程由计算机系统来控制。
相比较，方案2更加合适本课题，而且使用液压加载还有以下优点。
（1）液压执行元件性价比很高，具有很好的传递密度，冲击小，运行平稳。
（2）操作简单，能够自动循环。
（3）液压元件更容易实现标准化，便于文护和更换。
丝杠副综合测试系统主要是由机械测试台、运动控制系统、参数测量系统与计算机软件系统构成[14]。如表2.1所示。其中实验平台结构三文图如图2.1所示【15】。该实验的要点之一是根据实验丝杠的实验要求及连接方式设计机械结构及加载方式，重点解决一下问题：重载下丝杠的强度，丝杠的稳定加载，试验台的整体寿命。