直线滚动导轨结合面参数对数控机床动态特性的影响

对某机床厂CKS6116卧式数控机床导轨结合面的静、动刚度与阻尼等参数特性进行了研究.首先利用静、动态特性实验得出机床的各项动态参数,然后用ANSYS有限元分析软件模拟和显示机床在考虑导轨结合面参数条件下的各阶模态下的振型和固有频率.最后对整个机床进行激振试验,验证了仿真参数的准确性.说明直线滚动导轨结合面的静、动刚度与阻尼对机床的动态特性具有很大的影响.     

二自由度平移并联机器人空间静刚度分析

为提高一种二自由度平移并联机器人机构静刚度分析的准确度,该文建立了六维空间静刚度模型,并对主刚度及主方向做出评价.考虑机构的驱动刚度、结构刚度和空间外载荷3个因素对整机静刚度产生的影响,对机构的支链和滚珠丝杠进行静力学分析,求出它们的变形.采用虚拟机构法并根据输入输出之间的速度映射关系分别得到支链和滚珠丝杠引起动平台产生的位姿变形,再由小变形叠加原理推导出机构的整体变形.根据空间外力及外力矩与机构整体变形之间的关系,建立机构的整体空间静刚度模型.基于正交变换法,分析机构的最大最小线位移和角位移刚度的特性.研究结果表明该二自由度平面平移并联机器人机构的静刚度是空间六维的,沿导轨轴线方向的静刚度具有各向同性,垂直于导轨轴线方向的静刚度与其位置有关.     

直线导轨副综合静刚度测量装置及方法

提出并设计了一种同时测量导轨副综合静刚度的装置及方法.介绍了该装置的结构设计及位移传感器的布置方案,建立了使用该装置求解综合静刚度的理论模型,通过将变形量和偏心载荷等效分解,实现了导轨副五种静刚度的同时测量,并对该装置的主要误差进行了分析,拟定了测量实验步骤.应用本实验装置及方法可提高导轨副静刚度测评的效率.     

滚动与低摩擦卸荷导轨优化组合

机床导轨在机床上占有非常重要的位置,它是运动部件基础,导轨的结构形式和刚度的好与坏,直接影响到整机的精度、效率、工作的稳定性问题等。机床导轨有多种,从类型上分有以下5种：（1）滑动导轨：进给方向的振动阻尼率较大,垂直于进给方向的静刚度高,如出现润滑不良时,摩擦力增大,易产生低速爬行。拖动功率也增大,适用于小型的数控机床。（2）静压导轨：进给方向的振动阻尼率低,垂直于进给方向的静刚度比滑动导轨低,在较低的速度下也不会产生爬行。     

空气静压导轨的优化设计

本文在力学和数学分析的基础上,以雷诺方程为依据,得出了空气静压导轨(圆气垫型)的气膜压力P、承载能力W等特性参数的数学模型。在此基础上,利用系统法在保证空气静压导轨具有足够能力和刚度的条件下,以最佳经济性能——空气消耗量最少为目标,对空气静压导轨的有关主要参数进行了优化。     

G型结构立式镗铣机床位置刚度数值模拟与试验

研究G型结构立式镗铣机床工作空间位置刚度随工作空间体积变化规律.根据联接单元特征,将主轴轴承、线性导轨及丝杠等动联接采用弹簧等效;建立整机静刚度预测实体模型;结合有限元方法数值模拟工作台、主轴及整机X、Y、Z误差敏感方向工作空间的位置刚度分布,以离散点试验验证研究立式镗铣机床X、Y、Z三向的静刚度.结果表明:机床离散点试验获得的静刚度数据与数值计算结果最大误差为8.7%,主轴三向静刚度随Z轴行程增加而非线性减小,工作台X、Y轴中间位置三向静刚度最大,呈抛物状向外递减,机床整机静刚度同工作台静刚度呈相似分布规律.数值模拟数据为G型精密机床结构设计及位置误差补偿提供了理论基础.     

气垫带式输送机的气垫刚度分析

气垫刚度是气垫带式输送机的重要设计参数之一,其值大小将直接影响到输送机的承载能力。本文采用流体动力学方法建立气垫系统的数学模型,从而导出气垫刚度方程,以便实现气垫刚度的计算机辅助分析,使设计者能够在设计阶段预测系统的最终性能并实现最优化设计。 在本文最后,讨论了影响气垫刚度的参数;并指出提高气垫刚度的努力方向。     

真空预载型多孔质空气静压轴承的静动态特性分析（英文）

为进一步提高轴承刚度,将真空预加载技术与多孔质空气静压轴承相结合,使轴承在没有额外预加载导轨的情况下获得双向刚度。探讨工作条件和结构参数对真空预载型多孔质空气静压轴承性能的影响,基于计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对其静动态特性进行了数值分析。深入研究了供气压力、真空度、渗透率、真空抽气口直径、扰动幅度和扰动频率等因素对轴承性能的影响。结果表明,相比于一般多孔质空气静压轴承,真空预载型多孔质空气静压轴承的刚度提高了22.34%;工作条件和结构参数对其静态和动态特性有显著影响。该研究结果对高刚度空气静压轴承的性能研究和优化设计具有一定的指导意义。     

基于TRIZ理论的磨床闭式静压导轨优化

针对高精度磨床静压导轨制造难度大以和刚度不足的问题,在分析静压导轨结构和受力分析的基础上,利用TRIZ理论中的根本原因分析工具得出导轨刚度不足的根本原因。根据矛盾矩阵中两组参数,应用分割原理和增加不对称性原理,将静压导轨结构优化为拼块式结构和不等面积对置形式的两轴油腔结构。研究表明,优化后的静压导轨结构参数符合设计要求,提高了静压导轨的刚度,供油压力从1.9 MPa降低到1.1 MPa。     

滚动直线导轨固有特性分析

为分析滚动直线导轨固有频率与滚珠切向接触刚度影响因素的关系,在建立综合考虑切向与法向接触刚度的滚珠接触力学模型的基础上,采用拉格朗日方程完成对整个导轨动力学解析建模,推导出各振型的固有频率解析表达式.基于某系列导轨的固有频率数值计算,对比分析了有无切向接触刚度对整个导轨固有频率的影响,并进一步分析了预紧力和摩擦系数等切向刚度影响因素对整个导轨固有频率的影响.分析结果表明:考虑切向接触刚度的滚动直线导轨比未考虑切向接触刚度的固有频率稍高;5个固有频率均随预紧力的增加呈非线性增加;摩擦系数对低频侧翻振动影响最大,对偏航振动影响最小.     

基于刚度组集的混联机床的静刚度分析与优化

为了深入研究基于冗余驱动并联机构的混联机床的静刚度,提出一种建立整机刚度模型的方法,这种方法考虑了滚动直线导轨副和轴承的变形.根据刚度组集原理建立整机刚度矩阵,得到整机静刚度分布情况,并讨论了滚动直线导轨对整机静刚度的影响,针对机床薄弱环节,进行结构优化.结果表明: 在一定工作空间内,整机x、 y、 z方向静刚度具有对称性, z向刚度最好, x向刚度最差.滚动直线导轨副对整机刚度影响较大.通过改进某些部件结构提高了整机x向刚度,为此类机床设计和优化提供了理论分析依据.     

LMG多向载荷及刚度模型的研究

根据理论力学、弹性力学及其赫兹接触理论等有关方面的知识,对整个滚动直线导轨副的力学性能进行了分析,提供了在任意力、力矩作用下滚动直线导轨副各个轴向的分力及力矩的计算公式;推导出导轨在此载荷条件下的静刚度模型。     

直线滚动导轨结合部动力学特性测试及参数识别

基于辨识原理,提出了导轨结合部动力学参数的试验辨识流程,包括标记测量点、频响函数测试、测试数据处理、编制辨识程序等步骤.以组装在床身上的THK导轨结合部为对象,进行了动力学特性测试.并应用Matlab编制了辨识算法,识别出导轨结合部系统法向方向的质量矩阵、刚度矩阵、黏性阻尼矩阵和结构阻尼矩阵,证明了动刚度矩阵法辨识导轨结合部动力学参数的有效性.     

机床弹性移动副五维误差预测模型

通过建立机床弹性移动副五维误差预测模型,探索了移动副零部件特征状态与真实误差运动的映射关系.以双导轨四滑块线轨结构为对象,通过动结合面和零件结构的刚度等效,求解导轨和工作台对滑块空间位姿的约束刚度矩阵.进而综合考虑导轨几何误差、外载、动结合面和零部件弹性变形等影响因素的偶联关系,建立了移动副系统的物理与力平衡矢量方程,揭示了各零部件在弹性约束下的变形协调规律.最后开展了移动副装配误差测试试验,结果表明:各项理论与实际指标的误差均小于20%,验证了该误差预测模型的准确性与有效性.     

基于网格变形与代理模型的横梁参数化建模与轻量化优化

建立了包含导轨结合面的横梁有限元模型,并通过模态实验验证了有限元模型的正确性,在多种极限工况下对原横梁进行了静动态特性分析与评价;针对现有优化方法的不足,采用了一种新的优化设计方法:通过网格变形技术实现结构尺寸的参数化建模,基于拉丁超立方采样、相对灵敏度分析和Kriging近似模型建立横梁结构优化的代理模型以代替现有的有限元仿真模型;以体积最小为优化目标,以刚度、强度和动态性能不变为约束条件,采用遗传算法进行优化设计.优化结果表明:在保持横梁最大变形、静刚度以及一阶模态频率基本不变的情况下,横梁总质量减少了58 kg(减少了5.9%).     

类蜂窝复合夹层结构的力学特性及其在精密机床上的应用

为提高加工中心中立柱的静、动刚度及热刚度,提出一种类蜂窝胞元结构,并应用该结构对加工中心的关键部件进行重新设计。首先,针对蜂窝结构在共面方向承载力不足的问题,以传统六边形蜂窝胞元为对象,在外侧构建保护壁,构成类蜂窝结构,力学特性及仿真分析表明,强化后的结构具有更好的比刚度和承载性。其次,将机床立柱结构分为横梁和立柱两部分,将类蜂窝填充结构分别与"米"字形或"井"字形填充结构进行了对比分析,从定性和定量的角度评判方案的优劣。最后,计算了刀具在实际工况下的受力及主轴箱、导轨等处的生热状况,将力载荷和热载荷施加在立柱上,并对重新设计后的立柱进行了静、动力学分析及散热性能分析。结果表明:较"井"字形填充结构,类蜂窝填充结构的立柱质量减小了4.21%,沿z轴的变形下降了39.5%,一阶固有频率提高了29.22%,热稳态时间减少了81.39%。     

柔性导轨制孔机器人及变刚度技术研究现状

柔性导轨制孔机器人属于轻型自主移动式制孔设备当中的典型代表,具有小型化、成本低等特点,引起了国内外飞机制造厂商的重点关注。然而,由于导轨柔性不足,限制了其应用范围,只适合于飞机大部件、小曲率表面的制孔和装配。为解决此问题,扩大其应用范围,本文对柔性导轨制孔机器人、变刚度技术进行了综述,创新性的提出了变刚度柔性导轨技术与导轨制孔机器人技术相结合的方案。     

稳流式变量叶片泵结构参数的分析与研究

对稳流式变量叶片泵的静、动态特性及其调节内力进行分析与研究，提出合理确定泵的结构参数的方法。并通过对泵的静、动态特性实验研究，验证了结构设计与参数确定的正确性。在论述中分析了弹簧刚度和阻尼孔流量系数等结构参数对泵特性的影响。     

静压导轨试验研究

由于液体静压导轨具有工作寿命长、摩擦系数低、速度变化和载荷变化对油膜刚度影响小、工作稳定等优点。被广泛应用于精密加工机床、雷达天线和数控机床等设备中。本文以CC61200的一段床身及大刀架（即溜板）为主体件,通过研究静压导轨在正常工作时所需达到的各项要求,及在不同载荷下的力学性能进行设计改造并试验。从试验结果来看,形成了油膜,在导轨面间形成纯液体摩擦,摩擦系数与油膜刚度均达到了设计要求。     

键合机夹持头刚度失效分析

使用ANSYS对全自动LED引线键合机夹持头的变形问题进行强度和刚度分析,根据分析结果从材料、结构和导轨选用等方面对模块进行优化设计。