超磁致伸缩滚珠丝杠副智能预紧技术

本书兼顾系统理论与实际可操作性，对数控机床制造和设计从业者，以及相关专业的在校学生具有很高的参考价值。

近年来，机床技术及相关产业快速发展，大大提高了高端数控机床的传动精度和加工精度。本书聚焦于数控机床关键功能部件的智能预紧技术，主要内容包括：超磁致伸缩与超磁致伸缩致动器、滚珠丝杠副超磁致伸缩预紧系统设计与优化、超磁致伸缩预紧系统多场仿真分析、超磁致伸缩预紧系统的特性研究、超磁致伸缩预紧系统的建模理论、超磁致伸缩预紧结构智能控制技术和超磁致伸缩预紧滚珠丝杠副应用性能研究。
本书适合机械设计及其自动化、机械电子、智能制造、自动化等专业的高校师生学习，也可供从事数控机床制造和设计的工程技术人员参考。

前言
第1章 超磁致伸缩与超磁致伸缩致动器1
1.1 超磁致伸缩的发生机理1
1.2 超磁致伸缩材料及其特性2
1.2.1 稀土铁系超磁致伸缩材料的应用特性2
1.2.2 机电耦合特性3
1.2.3 动态特性3
1.2.4 热特性4
1.2.5 压应力特性4
1.3 超磁致伸缩致动器的发展及应用4
第2章 滚珠丝杠副超磁致伸缩预紧系统设计与优化8
2.1 双螺母滚珠丝杠副预紧原理与受力分析8
2.1.1 双螺母滚珠丝杠副预紧原理9
2.1.2 双螺母滚珠丝杠副预紧受力分析10
2.2 滚珠丝杠副超磁致伸缩预紧系统结构设计13
2.2.1 超磁致伸缩致动器结构设计13
2.2.2 超磁致伸缩预紧系统结构设计32
2.3 超磁致伸缩结构的磁路优化分析35
2.3.1 超磁致伸缩结构中电磁场的近似计算35
2.3.2 超磁致伸缩结构的电磁场有限元分析36
2.4 两种预紧结构特点分析39
第3章 超磁致伸缩预紧系统多场仿真分析41
3.1 超磁致伸缩预紧系统结构静力学分析41
3.1.1 铰链-杠杆机构多体静力学分析41
3.1.2 CGMA结构静力学分析44
3.2 超磁致伸缩预紧系统的磁场研究46
3.2.1 棒状超磁致伸缩预紧系统磁场研究46
3.2.2 筒状超磁致伸缩预紧系统磁场研究59
3.3 超磁致伸缩预紧系统的温度场仿真分析64
3.3.1 棒状GMA温度场分析64
3.3.2 CGMA温度场分析66
第4章 超磁致伸缩预紧系统的特性研究72
4.1 棒状GMA输出特性72
4.1.1 棒状GMA测控系统72
4.1.2 棒状GMA的位移输出特性72
4.1.3 棒状GMA的力输出特性72
4.2 CGMA输出特性76
4.2.1 CGMA测控系统76
4.2.2 CGMA的静态输出特性79
4.2.3 CGMA的动态输出特性82
4.3 超磁致伸缩预紧系统的热特性分析84
4.3.1 自然对流时的测量结果分析84
4.3.2 油冷时的测量结果分析85
第5章 超磁致伸缩预紧系统的建模理论88
5.1 超磁致伸缩预紧系统的磁滞建模88
5.1.1 CGMA准静态位移模型建立89
5.1.2 磁滞非线性模型求解90
5.2 超磁致伸缩预紧系统的参数辨识92
5.2.1 基于差分进化算法的模型参数辨识92
5.2.2 参数辨识及实验研究94
5.3 超磁致伸缩结构的力学分析与系统线性区建模99
5.3.1 超磁致伸缩结构力学分析 99
5.3.2 超磁致伸缩结构输入输出特性实验102
5.3.3 筒状超磁致伸缩自动预紧系统的线性区建模分析104
第6章 超磁致伸缩预紧结构智能控制技术112
6.1 超磁致伸缩预紧输出跟踪系统控制器设计112
6.1.1 CGMA系统的紧格式线性化参数模型113
6.1.2 CGMA的无模型自适应控制器设计113
6.1.3 伪偏导数估计算法114
6.2 筒状超磁致伸缩自动预紧系统控制仿真研究115
6.2.1 CGMA的控制仿真分析115
6.2.2 筒状超磁致伸缩自动预紧系统的控制仿真117
6.3 筒状超磁致伸缩自动预紧系统控制实验研究119
6.3.1 筒状超磁致伸缩自动预紧系统的MFAC实验研究120
6.3.2 MFAC与PID控制的对比实验研究122
第7章 超磁致伸缩预紧滚珠丝杠副应用性能研究125
7.1 基于棒状GMA预紧滚珠丝杠副的性能分析125
7.1.1 滚珠丝杠副螺母预紧力的调整125
7.1.2 滚珠丝杠副的轴向接触刚度测试127
7.2 基于CGMA自动预紧滚珠丝杠副的性能分析129
7.2.1 基于CGMA自动预紧滚珠丝杠副的轴向变形分析129
7.2.2 基于CGMA自动预紧滚珠丝杠副的预紧力与刚度测试分析132
7.2.3 基于CGMA自动预紧滚珠丝杠副的摩擦力矩与振动特性测试分析136
参考文献141