基于结合面的机床摄动分析及优化设计

从简单结构的动力学本构出发,采用撮动理论对基于结合面的机床整机动力学特性进行了分析,指出了结合面的参数变化对整体质量、刚度和阻尼矩阵的影响.通过对比摄动前后刚度和阻尼矩阵的变化,阐述了在整体刚度矩阵摄动下机床动态性能的变化规律,并对动梁式龙门机床进行了特征值的灵敏度分析和定量化动态优化设计,指出了4个结合面刚度对机床固有频率的影响程度,获得了将机床第1阶固有频率从29 Hz提高到35 Hz所需的导轨结合面的确定刚度值.有限元仿真结果表明,特征值一阶摄动法的误差在5%以内,从而为机床结合面的定量化设计提供了理论依据.     

基于DASP的机床导轨动态特性测试与研究

机床导轨是机床各主要运动部件的基准,它的动态特性将直接影响到机床的加工精度,以某型号高精密、大阻尼导轨为研究对象,采用垂直悬挂激振器的方法对该导轨进行动刚度/动柔度进行测试,得到其动态特性相关曲线,结果表明减振效果显著,为该型号的数控机床导轨的评价、设计与改进,提供强有力的数据支撑。     

基于有限元方法的液体动静压主轴系统数字化分析

轴承的支撑特性与主轴系统的动态特性直接影响着磨削加工质量,液体动静压主轴系统的动态特性主要体现在轴承的支撑刚度与阻尼.首先使用流体动力学分析技术对液体动静压轴承进行不同参数下的油膜承载能力、油膜温度场分析,进而使用动网格技术对油膜支撑刚度与阻尼进行分析.然后将所得到的支撑刚度与阻尼转化为等效模型应用到主轴系统动态特性有限元分析中,对主轴系统进行动态特性分析.最后采用实验方法测量主轴系统固有频率以验证分析方法的正确性.     

数控加工中动力学问题分析

数控机床加工中的动力学特性直接影响着机床的加工精度、加工效率。本文在前人研究成果基础上,总结归纳了表征机床动力学特性的5个参数(静刚度、动刚度、阻尼特性、固有频率及振型和动响应),对国内外数控机床中动力学问题研究现状进行了分析,在此究的方向和发展趋势。     

机械固定结合面实验研究

结合面特性的研究非常复杂，主要原因是影响结合面特性的因素很多，且多为非线性因素，而工况及使用条件的多样化，相互交错的影响，使问题更加复杂化。其中，结合面刚度和阻尼产生的机理是揭示结合面影响因素和定量研究结合面的关键。本文通过搭建静动结合面的实验台，利用LMS动态测试分析仪进行结合面动态特性实验，研究法向面压、润滑方式、表面粗糙度和激振频率等对结合面参数的影响规律。     

机床固定结合面等效刚度系数和阻尼系数的研究

研究了确定机床固定结合面的等效刚度系数和等效阻尼系数的新方法。采用迭代计算和动态测试相结合的方法，在多种不同结合面条件下进行了实验和计算，得到了大量的实用数据，并且建立了机床固定结合面的等效参数通用数据库。     

塑料导轨阻尼特性的研究

本文研究了塑料导轨结合部的阻尼特性对加工精度的影响,可移动导轨结合面的阻尼主要是内摩擦引起的,而结合面摩擦可以等效为当量阻尼。通过解析计算获得以摩擦力为参量的系统稳定性判据,系统摩擦力可用计算方法得到。在已知外激力的条件下可以判别系统是否稳定,并以结合部的预变形作为调整环节来改善机床的动态特性。     

舰炮弹库出弹平台进给系统动态特性分析

利用弹簧-阻尼模型建立了大口径舰炮弹库出弹平台进给系统中滚动轴承、丝杠螺母副及滚动导轨副结合面的等效动力学模型,综合考虑了滚珠丝杠纵向、扭转和横向振动,以及弹箱所在工作台的6个自由度的振动,借助Hertz接触理论,分析计算了滚动轴承、丝杠螺母副及滚动导轨副结合面的刚度特性。基于模态分析法对比分析了考虑结合面接触刚度和不考虑结合面接触刚度情况下整机的动态特性,得出结合面特性对整机动态特性分析的重要性,为提高系统的抗振能力提供了依据。     

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.     

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。     

考虑直线导轨影响的数控机床动态性能分析

为了提高机床产品设计的成功率,需要在产品设计完成后,物理样机制造出来之前对其进行分析和评价.直线滚动导轨是数控机床常用的重要部件,因此对采用滚动导轨的数控机床的动态性能进行分析,研究对数控机床性能的影响具有非常重要的意义.以某机床厂生产的CKS6125数控机床为研究对象,提出了机床导轨结合部特性仿真分析的有限元方法,研究了导轨支承部分弹簧阻尼单元的布置,建立了CKS6125机床进给系统有限元模型,对机床的动态性能进行分析和确认.最后采用试验的方法对有限元分析模型进行必要的验证.     

利用MRD实现并联机床振动控制的研究

为解决并联机床实际结构动态特性差的弱点,将并联机床简化成黏性阻尼动力学模型,根据振动理论,分析了改变阻尼减小振动的机理.只有在外激励输入频率与结构固有频率的比值超过某一比值时,采用变阻尼控制才有可能同时取得位移峰值和加速度峰值的减少,取得减振控制效果.探讨了半主动控制提高并联机床的动刚度原理,提出采用磁流变液阻尼器作为减振器,提高其动态特性的方法.根据磁流变体的宾汉塑性模型,结合并联机床的特点,设计和制作了并联机床磁流变减振器虎克铰.     

一种几何非线性低刚度高阻尼隔振器动态特性研究

为了实现隔振器低动态刚度和高阻尼的设计目标,利用两层变杆长X型机构,提出一种新型隔振器.首先,采用谐波平衡法获得所建隔振系统动力学模型的稳态解析解,并分别给出隔振系统的幅频响应、相频响应、等效刚度、等效阻尼和力传递率.然后,根据力传递率,将新型隔振器与常规线性隔振器和准零刚度隔振器进行对比分析.同时,采用有限元方法对获得的解析解进行了有效性验证.最后,分析并给出系统参数对新型隔振器隔振性能的影响规律.结果表明：与常规线性隔振器相比,新型隔振器具备更小的动态刚度和更高的阻尼输出;与准零刚度隔振器相比,本新型隔振器除了能保证低刚度和高阻尼输出之外,还具有较好的稳定性与静承载能力;隔振系统设计参数对隔振性能均有较大影响,可通过灵活调整隔振系统各设计参数满足不同的隔振需求.     

机器结构参数的识别

对整台机器的动态特性进行分析与优化，目前还比较困难，主要原因是机器中某些部位，例如连接面的刚度和阻尼特性较难计算。文中提出的方法是根据测试得到的机器的频响特性和振型，分两步由曲线拟合法识别出机器某些部位的结构参数，供整机动态性能分析使用。     

非线性动态轧制过程下冷轧机参激振动特性

同时考虑轧制过程中非线性动态轧制力和辊面振纹导致的非线性参激刚度的影响,建立了非线性动态轧制过程下冷轧机参激振动动力学方程.应用多尺度法求解了轧机发生1/2亚谐共振时的幅频特性方程,得到了阻尼、参激刚度对系统亚谐共振的影响规律,并运用奇异性理论讨论了轧机在非自治情况下分岔特性.最后通过采用轧机实际参数进行数值仿真,得到系统各参数对幅频特性以及分岔和混沌特性的影响规律,发现系统参激刚度的变化会使轧机出现了周期运动和混沌等多种不同的运动形态,为进一步抑制轧机振动提供了理论参考.     

用频闪全息法诊断机床薄弱环节的新技术

本文提出了用频闪全息法诊断机械结构动态特性的新技术,并研制了频闪全息系统.用这个系统进行频闪全息照相,可以获得作正弦振动的机械结构的任意瞬态振型;用一系列不同频率的瞬态全息图和一般的模态分析方法,经计算机处理后,可获得机械结构的模态参数;并利用瞬态振型图可确定结构的薄弱环节.本文的实验工作是用一支50mW 选模氦氖激光器,在车间地面上测试一台精密仪表车床的动态特性.实验获得了初步的成功.     

多轴精密传动实验平台设计及动态特性分析

传动实验平台的动态特性对精密减速器测试结果的精度和可靠性有重要影响。以自行研制的新型多轴精密传动实验平台为分析对象,基于赫兹接触理论提出了交叉滚子直线导轨结合部刚度的计算方法;根据交错轴减速器测试的实际工况,利用弹簧单元模拟导轨结合部的接触特性,建立了实验平台在极限位置下的动力学模型;在此基础上利用有限元方法进行了理论模态分析,获得了平台的前4阶固有频率和模态振型;最后通过样机测试对平台的动态特性加以验证,得到平台实际工况下的最大振动速度为0.487mm/s。结果表明该新型传动实验平台满足精密设备的振动标准,具有良好的动态性能。     

齿条双齿轮伺服机构的设计

为了满足数控大型机床的设计需要,建立了齿条双齿轮伺服机构设计参数优化数学模型,并根据数学模型设计出计算方法和优化程序。运用传递矩阵结合信号流程图的方法,分析了齿条双齿轮机构的动态特性和薄弱环节。研究表明,在床身长 5m以上的数控大型机床上,采用齿条双齿轮机构会获得良好的动态特性;在齿条双齿轮机构中,末端轴的刚度和第一级齿轮惯量是其薄弱环节。在 C84100B 轧辊车床设计中,本文的研究得到了成功的应用。     

Dynamic characteristics of a working platform Supported by an AMG

A coupled electromechanical dynamic model for a working platform supported by an active magnetic guide （AMG） is set up according to the special stiffness and damping theory of maglev system and the unique vibration of the working platform for a machine tool. The dynamic characteristics of a working platform supported by an AMG are studied using different groups of control parameters. Results show that the dynamic characteristics of the platform system, such as critical vibration frequency, vibration mode and so on, can be improved by adjusting the control parameters. This research offers theoretical support for ultra-high-speed and ultra-precise machine working platform designs, including the structure of platforms, the design of electromagnets, and the establishment of the control parameters.