数控加工中心高速电主轴运行状态测试

采用阶次分析和试验模态测试相结合的方法对电主轴运行状态进行振动测试与分析,研究导致高速电主轴高速运行中振动加剧的原因,确定高速电主轴及机床结构在设计、制造与部件缺陷等方面存在的导致振动异常的多种原因.研究结果表明,阶次分析和试验模态测试相结合是一种有效的用于数控加工中心状态监测与诊断的测试分析方法.     

基于四阶矩法车削颤振可靠性研究*

再生颤振是影响加工质量、加速刀具磨损、刀具破坏的主要原因。以车削加工为研究对象,针对具有不确定参数的车削加工颤振预测问题,研究车削加工系统结构动态特性参数具有随机特性的情况下颤振可靠性建模及求解问题。定义车削加工过程不出现颤振的概率为颤振可靠度,建立车削加工系统可靠性模型,研究四阶矩法求解可靠度的问题,提出利用颤振可靠性叶瓣图方法进行颤振预测。通过模态试验对一车床进行频响函数测试,采用四阶矩法计算获得了颤振可靠度,并与蒙特卡洛法获得的可靠度相比较。结果表明四阶矩法计算获得的可靠度与蒙特卡洛仿真结果一致性很好,但是四阶矩法计算精度高而且计算耗时远小于蒙特卡洛法。进行颤振可靠性切削试验,通过观察振纹和分析噪声功率谱识别颤振,对典型参数进行验证,试验结果与分析结果一致。     

机床切削颤振试验与分析

切削颤振是制约高速加工效率和影响零件表面质量的主要原因。针对研究开发的新型四轴立式专用车床加工过程中出现振纹现象,专门设计试验对机床的动态性能进行测试和研究。采集切削加工过程中的振动数据进行分析,振动变化规律有效监测出机床尾座部分振动明显;激振试验进一步分析得出颤振的主要来源,即尾座的滑块、立柱、套筒在特定方向上刚性差。试验结果为机床结构的改进设计提供了依据。     

立式消声器的动态响应与结构优化

为研究六缸柴油机用消声器振动特性,通过模态分析、模态测试与振动测试相结合的研究方法来分析消声器总成的振动特性及其在发动机不同转速点火激励下的振动响应,以提高其1阶约束模态同时对消声器总成开展结构优化.研究结果发现,原消声器总成故障主要原因是前2阶约束模态在发动机点火激励频率范围内,在1000rpm、1360rpmi附近...     

无心磨床颤振的测定和分析

本文采用较先进的测试手段(3582A型频谱分析仪和5420A型数字信号分析仪)对无心磨床的颤振进行了测定和分析,迅速得到在所要求的频率范围内的频率响应曲线(振幅和相位)。对无心磨床在空运转、正常磨削和磨削发生颤振时这三种工况下的振动分别测量并进行比较,测定了它的共振频率、颤振频率及其模态,分析了发生颤振的原因、特性及其改进措施。     

基于振动信号的精密轴系状态监测及早期缺陷诊断

针对某执行机构用精密轴系磨损的监测及诊断问题,提出一种基于变分模态分解及能量分布的故障诊断方法,在对轴承振动信号进行变分模态分解的基础上,分析了各阶有限带宽模态函数分量的功率谱能量分布情况,并根据试验数据和分析结果确定轴承振动信号功率谱能量分布阶次可以作为轴承磨损的诊断指标,最后通过搭建的轴承组件振动状态监测系统验证了该方法的有效性。     

基于PVDF薄膜传感器的薄壁件铣削振动在线监测与分析

薄壁件的弱刚性导致其在加工过程当中容易产生振动,而薄壁件加工过程中存在的非线性问题使得加工振动难以预测,尚无法建立精确的理论模型。为了研究薄壁件铣削加工过程中的振动,提出一种基于模态理论的悬臂梁工件的动态振动监测模型,利用N个动态位移传感器监测前N阶模态下悬臂梁上任意一点的振动。以铣削加工悬臂薄板为例,采用聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)薄膜传感器在线监测了铣削过程中工件的振动位移。工件振动位移信号的时频域分析结果表明,PVDF薄膜传感器能够有效监测薄壁件加工过程中周期谐振信号和高频振动信号,其中高频振动易发生在切入、切出阶段,且频率多分散在周期性切削激励倍频附近。最后,只考虑工件一阶模态,计算得到刀具在工件上动态作用点处工件的振动位移,并与工件变形引起的让刀量对比,验证了该方法的有效性。     

基于弯扭轴综合振动混合模型的汽车传动系复模态分析及仿真研究

基于系统动力学与结构动力学相结合的建模思想,介绍汽车传动系扭转、弯曲、轴向综合振动混合模型的建模特点,并从轴类部件的结构动力学建模、斜齿轮副、轴承和轴系附属质量(惯量)的系统动力学建模和基于坐标变换的部件间联接三个方面,对汽车传动系扭转、弯曲、轴向综合振动混合模型的建模方法进行探讨,在该模型的基础上对传动系进行复模态分析,发现混合模型计算的前4阶模态的主要振动形式为扭振,且与系统动力学分支扭振模型计算的前4阶结果相差不大,从第5阶模态之后都是两种或三种振动形式的耦合;以起步颤振为对象进行仿真研究,发现传动系混合模型的仿真结果较分支扭振模型在颤振程度上稍有增强且特征频率近似相等,说明弯曲和轴向振动对起步颤振现象影响不大。     

高速砂轮电主轴系统阶次振动研究

高速外圆磨床是航天领域高精度高表面质量零件的加工母机。高速砂轮电主轴是高速外圆磨床的关键部件,其动态性能决定了高速磨床的加工精度和表面质量。在高速砂轮电主轴使用过程中,发现其远低于临界转速时就发生了强烈的振动,导致零件的加工质量无法得到保证。基于此,提出了一种基于主轴模态和轴承振动阶次分析的高速砂轮电主轴的阶次振动分析方法。首先使用有限元建模分析得到主轴系统的固有频率和振型,再使用轴承振动阶次分析得到电主轴由于轴承制造误差所造成的振动阶次,最后用升速实验验证主轴系统的固有频率并依此得到轴承制造误差造成的主轴阶次振动及对应的振动转速。结果表明,高速砂轮电主轴的强烈振动是由于轴承外圈的制造误差产生的阶次振动所造成的。分析的结果为高速电主轴的结构和工艺的优化提供了理论依据。     

基于ADAMS/Vibration的轧辊磨床测量装置振动特性仿真

研究测量装置的振动特性和抗振性能对提高磨床测量和磨削精度有重要的意义.针对实际振动测试难度较大以及理论分析不确定因素太大等问题,提出了一种将理论与振动仿真测试相结合的方法.利用ADAMS/Vibration软件建立测量装置的振动分析虚拟样机模型,求解系统各阶固有频率和模态主振型以及频率响应,进行自由振动和受迫振动分析,为测量装置的设计与优化提供基础.     

基于流固耦合方法的某风扇超声速非失速颤振研究

针对某典型大展弦比风扇的超声速非失速颤振问题,采用基于流固耦合方法的能量累积法,对该风扇转子的超声速非失速颤振现象及颤振边界进行数值分析。研究结果表明,设计转速下的风扇转子叶片在其近效率最大点处发生基于一阶振动模态、IBPA=334.3°的超声速非失速颤振现象;叶片超声速非失速颤振边界的一阶叶片结构固有频率为f=201.68 Hz。     

曲线磨床磨削中颤振状态的在线监测与评估

在对曲线磨床颤振机理研究的基础上分析提取了反映颤振状态的特征信号,并提出了颤振强度的在线评估方法.试验研究表明,这种方法对颤振状态监测方便,具有实用性.     

某航空活塞发动机曲轴振动模态分析

利用ANSYS对某航空活塞发动机曲轴轴系进行模态分析,提取了前5阶模态振型与固有频率,通过试验测试曲轴轴系振动模态并与模拟结果进行比较,为曲轴故障分析、验证和国产化打下了研究基础。     

某轻型客车地板振动发麻的试验及控制

针对某轻型客车高速时中部和后部地板振动脚感发麻的问题,首先,对车架和车身地板进行模态摸底测试和实车道路试验测试;其次,采用阶次跟踪法和频谱分析法分析出传动轴1阶扭转振动是地板振动的主要激励源,并利用模态分析法发现地板的第8阶局部模态频率与传动轴的1阶频率相接近,地板的局部共振是其振动发麻的主因;然后,从激励传递路径和优化地板模态分布两方面着手进行改进,利用虚拟样机技术优化传动轴橡胶支承的刚度,以最大幅度地减少传动轴振动向车内的传递,并采用有限元技术优化了地板的模态分布,使之避开了发动机和传动轴的工作频率范围;最后,通过样车试验验证了改进措施的有效性,解决了地板振动发麻的问题。     

高速动车组垂向止挡异常振动特性及成因分析

针对高速动车组在运营过程中出现的垂向止挡异常振动,且个别存在明显断裂裂纹的典型振动问题,基于现场车轮粗糙度与振动响应同步测试,分析了镟修前后的车轮非圆特征及其对轴箱及垂向止挡振动特性的影响;采用试验与计算相结合的垂向止挡模态分析,确定了垂向止挡的模态特性,据此分析了高速动车组垂向止挡异常振动的成因。结果表明,测试的高速列车动车组车轮存在较为明显的25～27阶多边形,在192 km/h运营速度下,会对轴箱和垂向止挡形成显著的515Hz频率振动激励。而垂向止挡一阶弯曲模态频率也为510 Hz,且其模态应变最显著区域与断裂裂纹位置一致。由此可判断垂向止挡异常振动是车轮多边形激励引起垂向止挡结构共振所致。车轮镟修可有效减缓或抑制其异常振动,相关研究可为高速动车组减振降噪提供参考。     

磁流变减振车刀模态仿真与实验研究

针对车削加工过程中出现的刀具与工件之间的颤振,设计并研制了一种基于磁流变液挤压工作模式的减振车刀。为研究不同励磁电流下减振车刀的动态特性变化,通过类固体定义的方式在软件中定义磁流变液的参数,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench对减振车刀进行了模态仿真分析;通过设计的瞬态激振实验方案对减振车刀进行了模态测试实验。仿真与实验得出减振车刀的前4阶模态值。结果表明,随着励磁电流的增大,各阶模态值均增大,对应的刚度值也增大。     

基于经验模态分解和希尔伯特-黄变换的精密孔镗削颤振特征提取

针对精密孔镗削加工过程中容易出现颤振现象,影响精密孔的表面质量问题,建立了镗削加工的监测系统,对镗削颤振信号进行特征提取,以实现对镗削颤振的快速预报。首先,根据颤振信号的时频特点,将经验模态分解(EMD)和希尔伯特-黄变换(HHT)引入颤振特征提取过程,并介绍了其基本原理及具体实现过程。然后,在线拾取镗杆的振动信号,并对振动信号进行EMD分解和HHT变换。最后,通过对各本征模态函数分量的Hilbert谱分析,提取出了颤振发生的征兆特征。实验结果表明,利用EMD和HHT对镗削振动信号进行特征提取,可以在颤振形成之前0.5s得到颤振爆发的征兆,为后续的颤振抑制工作赢取时间,进而确保精密孔的表面加工质量。     

某风扇振动破坏的有限元模态分析及试验验证

针对某海洋平台天然气往复压缩机组中高压电机外风扇破裂问题,对风扇进行有限元振动模态分析,计算其固有频率和振型,同时通过试验模态测试验证了计算结果。模态结果表明,试验模态测试与有限元计算结果吻合良好;风扇1阶固有频率与转速3倍频接近,3阶固有频率与6倍频接近,容易引起低阶共振,且表现为弯曲和扭转的复合振动模态,是导致风扇破裂的主要原因。谐响应结果表明,风扇应力集中区域与风扇出现裂纹位置一致。     

CNC铣床切削颤振的动态性能试验分析

以一台大型数控内齿铣齿机为研究对象,结合切削颤振稳定性极限理论与动力学试验,测量机床刀具和工件间相对激振的频率响应曲线,并进行试验模态分析以及切削试验,得出机床振动的各个频率与振型.经对比,找出切削颤振的主振频率.     

基于时变切削力的滚齿振动动力学模型

滚齿加工过程中的时变切削力会引起颤振,影响加工质量和工件精度。为了分析滚刀-工件系统的振动特性,根据金属切削理论,提出了考虑单刀齿和双刀齿切削的时变切削力计算方法。同时,建立了4自由度滚刀-工件的滚齿振动动力学模型,获得了不同转速工况对系统振动特性的影响,并进行了滚削振动测试实验;通过对现场实验数据与理论计算结果对比分析,验证了动力学模型的正确性。研究结果表明,新的计算方法能够准确计算滚刀和工件的振动特性,可为研究切削颤振机理和加工系统状态监测提供依据。