薄壁零件铣削加工系统动态特性测试与分析

为预测薄壁件的铣削加工稳定性,采用有限元模态分析方法和试验模态分析方法,分别分析刀具子系统和工件子系统的动态特性.根据薄壁零件的振型模态,划分表示工件在加工过程中动态特性变化的不同加工阶段、选取能够在刀具切削位置激起振动位移的高阶动态频响模型作为预测切削稳定性的有效振型.对于薄壁零件的铣削加工,建立由刀具子系统和工件子系统相互作用的、考虑加工阶段并取决于有效振型的加工系统结构传递函数.稳定性预测结果与试验结果基本相符,证明系统传递函数的测定精度较高.     

柴油机曲轴模态的三维有限元分析

对x2105C-l型柴油机曲轴在自由模态下的固有频率特性进行了有限元分析,所计算的模态包含了扭转振动、弯曲振动和纵向振动.对X2105C-1型柴油机曲轴而言,前三阶非零模态可能引起曲轴的共振.计算结果较为真实地反映了柴油机曲轴的固有频率特性,可为动态响应分析和结构动力修改提供了进一步分析的动力学模型.     

立铣动力学系统模态参数辨识及实验

设计完整的铣削加工模态分析实验和动力学实验,完成铣削力和振动信号的采集和分析,并以刀具振动系统为例提出模态参数辨识计算方法.对比动力学实验测量和计算机仿真信号的时域幅值、功率谱特性可知:基于实验模态分析实现系统模态参数辨识技术路线可行,预测精度较高,可较好地应用于铣削力-振动等信号及其时域和频域特性的动态仿真.     

可逆向车削细长轴加工误差的力学分析

针对细长轴车削加工,分别在两种不同装夹条件下(一端卡盘夹紧、一端顶尖支承和两端顶尖支承)进行正向切削和逆向切削时的工件变形进行了力学分析,分别建立了正、逆向切削时工件在切削力作用下产生弯曲变形的解析模型.具体算例表明:逆向切削时工件的弯曲变形以及由此引起的加工误差远小于同等条件下正向切削的变形和误差.该计算分析结果得到了实验验证.该模型及分析结果可用于细长轴加工的工艺设计.     

薄壁工件铣削过程中强迫振动响应分析

由于薄壁工件刚度较低,在加工过程中极易出现较强的强迫振动,因此导致工件加工质量降低,并进一步限制了工艺参数的选择。为求解薄壁工件的强迫振动响应并对其加以抑制,该文针对圆角立铣刀,基于力学方法建立了铣削力模型,通过实验标定切削力系数;基于实验模态分析方法,对薄壁工件的动态特性进行分析,得到刀具-工件振动系统的传递函数和模态参数;基于直接时域求解方法得出了薄壁结构受切削力激励产生的强迫振动响应(forced vibration response,FVR),并以稳态响应最大振幅为判断依据描述工件的振动强度。最后通过仿真得出了刀尖半径对强迫振动响应具有抑制作用的结论。     

5坐标数控加工中工件表面形貌的计算机仿真

模具表面加工时的计算机仿真系统是预测及控制加工表面形貌的主要手段 .文中讨论了球头铣刀刀刃的形状及其数学模型 ,探讨了切削中刀具的倾斜方向、倾斜角度、进给方式、主轴的回转偏心、轴向窜动等因素对刀刃数学模型的影响 ,并开发了球头铣刀在精加工时工件表面微观形貌的计算机仿真系统 .仿真结果与实验结果的比较表明 ,该仿真系统对于预测工件表面形貌的形状和粗糙度是有效的 ;在单方向进给顺铣加工时 ,刀具倾斜角 β=5°～ 1 0°时表面粗糙度最小 .研究结果为预测和改善工件表面形貌提供了理论依据     

立铣再生颤振闭环控制系统的设计

基于再生颤振机理,研究和建立动态铣削加工振动系统的闭环控制系统,以及其传递函数模型.应用模态分析理论,研究加工振动系统的复模态振型,实现其传递函数矩阵模态参数,包括模态质量、模态阻尼和模态刚度等的辨识,为动态铣削加工振动的预估和有效控制奠定理论基础.     

内燃机曲轴动态特性有限元分析及试验验证

曲轴作为内燃机设备中的关键零部件,对系统动态特性的影响至关重要．为此,以X6170ZC型柴油机曲轴为对象,利用有限元方法对其动态特性进行深入研究．首先研究系统固有频率、阻尼比和振型等动态特性参数的辨识方法;然后利用Pro／E创建曲轴的三维实体模型,并用有限元软件对该曲轴模型的模态参数进行计算;最后,用模态测试的方法验证了上述方法的有效性．结果表明,该有限元模型在一定频率范围内能够较好地表征物理模型的动态特性．     

加工中心主轴箱的有限元分析及轻量化研究

对某型号加工中心的主轴箱进行静力学有限元分析,在保证强度与刚度基本不变的前提下,对主轴箱的原设计结构进行了改进,并对其冗余质量进行了适度削减.经优化后的主轴箱,总体质量由原来的670 kg减轻至550 kg,质量减轻了18%,达到了主轴箱轻量化的目的.实验结果表明:优化后的主轴箱模态振型较为合理,其固有频率远离机床常用工况区的激振频率区间,表明主轴箱在工作时不易与机床的其他部件或工件产生共振,从而对提高加工精度有利.     

数控机床运行激励实验模态分析

针对影响加工效率和加工表面质量的数控机床结构动态特性问题,提出一种新的实验模态分析方法.该方法以数控机床自身运动产生的振动为激励源,通过控制运动部件以特定方式空运行,激励起结构的有效振动响应,并结合基于响应信号的模态参数识别方法获得结构的动态特性参数.针对参数识别中的伪模态问题,综合运用识别结果预处理方法和模态稳定性原理,有效去除了识别结果中的伪模态,最终得到影响机床加工的3阶低频模态频率和阻尼比.所得结果与传统实验模态分析结果有较好的一致性.该方法可用于大型重型难激励数控机床的结构动态特性研究.     

机床切削噪声动态特性的试验研究

本文采用宽刀刃、横进给方式在车床上进行切削噪声试验.试验结果发现,切削噪声与动态切削力之间具有极强的相关性,切削噪声的第一谱峰频率接近于工件系统的第一阶模态固有频率.这一新的重要发现将切削噪声与切削振动、切削力联系起来,为切削噪声动态特性的研究提供了突破口.     

机床模态测试中的相对动态响应及其应用

从机床的振动响应出发，探讨相对原点模态动柔度方法在机床模态分析中应用的可能性，以及该方法在卧式加工中心模态实验中应用的有效性，结果表明，在机床振动中并非每一阶主振型都会对加工质量构成较大影响，提高机床抗振性主要是减少刀具与工作台之间的相对振动相对动柔度和提高优势模态频率。     

往复压缩机轴系扭振的数值分析

某6列往复压缩机出现非预期断轴现象,曲轴主轴直径加粗后,机组却出现强烈振动及第1、2列连杆瓦连续烧瓦问题.利用ANSYS软件对曲轴加粗前后的轴系进行了模态和动态响应数值分析,确定了断裂和烧瓦主要是由于扭转共振及其成倍加剧的疲劳破坏所致.为了避开共振区,轴系第2、3列之间由一体结构改为热装2个连接盘进行对接,提高了轴系的转动惯量,调整了压缩机主轴转速与固有频率的比值,使共振消失,彻底解决了故障问题.     

超精密运动平台隔振系统性能分析与实验研究

分析了极微细电火花加工的三维超精密运动平行隔振系统的组成及工作原理，指出了运动平台隔振保障技术是能否达到微加工精度的重要因素；对一级主动隔振的上平台和二级隔振，采用ANSYS软件进行了模态分析和研究，同时采用激振实验与ANSYS分析进行比较．结果表明二者具有较好的一致性，从而得出二级隔振的振动特性。通过实际的隔振效果测试，得出此二级隔振系统进一步提高了隔振效果，为三维运动平台达到高精度提供了保证。     

GK650高速切削数控加工中心的振型分析

建立了GK650高速切削数控加工中心的有限元模型,并进行了低阶振型分析;构建机床试验模态分析系统,进行了实测验证.结果表明:实测结果与有限元分析吻合,验证了有限元模型的正确性,并得出立柱是制约GK650高速切削数控加工中心性能的主要部件的结论.     

超精密非球面磨削加工微振动试验系统研究

分析超精密磨削加工中砂轮微小振动对工件表面质量的影响,建立磨削中振动引起工件表面轮廓误差的数学模型,设计相应的超精密磨削加工微振动试验系统,用以模拟磨削过程中砂轮径向、横向的微小振动和摆动.结果表明:合理选择砂轮振动频率或工件主轴转速能有效提高工件表面精度,降低表面波纹度.     

改善汽车变速器壳体端面波纹度的优化路径分析

为解决某汽车变速器壳体端面在实际加工过程中存在的波纹度问题,通过采用加速度传感器与PCI采集卡在LabVIEW数据采集程序设计平台下进行现场数据采集,实现该变速器壳体端面的振动参数测量;随后借助有限元模态分析以及谐响应分析得出激励响应频谱图,进而指导优化改进装夹定位模式,来改变该汽车变速器壳体端面的加工振动特性,使其固有频率偏离加工激励频率以达到减小加工振动的目的;再次理论测试分析发现该汽车变速器壳体的一阶模态固有频率从212Hz提升到了226 Hz,有效避开了铣削加工的激励频率,同时在加工频率210 Hz处的变形量只有0. 131 mm,相对于原装夹定位模式(1. 13 mm)下降了一个数量级,说明在新定位模式下的加工振动情况有了较大幅度改善;最后通过现场加工诊断测试,结果表明重新装夹后振动信号强度明显减弱,加工表面无显著振纹。可见研究成果可以保证机加工环境下该汽车变速器壳体端面的表面质量与加工性能,为进一步研究该铣削结构系统的振动特性和后期振动故障诊断及动态特性提供依据。     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验研究

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型,并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率;采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究,选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明：第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近,第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应,这说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

复合压电振子的ANSYS模态分析

在ANSYS的软件平台上,利用有限元分析方法对复合压电圆片振子进行建模仿真实验,得到在不同边界条件下复合压电振子弯曲振动一阶模态及振幅分布图,仿真振动频率与理论计算值非常接近.相对传统振动模式分析方法,此方法更为简单、直观.