超精密平面磨床主体结构动力学分析

以超精密平面磨床的主体结构（包括床身、横梁、立柱与工作台）作为研究对象,利用HYPERMESH建立各零部件的有限元模型,并在ANSYS中进行模态分析,分析得到磨床主体结构材料分别为铸铁和人造花岗岩时的前十阶模态,对这两种不同材料所制造部件的动态性能进行对比评估,从而为超精密平面磨床主体结构的材料选择提供了有用依据。     

PM500平面磨床主轴设计与有限元分析

对PM500平面磨床主轴系统进行了重新设计,设计时引入仿生空心结构设计理论.以有限元分析软件ANSYS为基础,对新的主轴结构建立了三维有限元模型.通过模态分析,研究了主轴的10阶主振动固有频率和相应振型.计算和分析表明,主轴结构设计是合理的.     

多参考点复频域识别技术在后视镜试验模态中的应用

阐述了多参考点频域识别法理论,对某客车后视镜进行约束试验模态分析,并对后视镜试验模态的测试数据进行了分析处理,采用多自由度时域识别法中的最小二乘复频域法准确识别结构的模态参数,运用LMS Poly MAX法识别出该后视镜的模态参数,利用模态拟合和模态验证,对后视镜的模态参数的准确性进行分析和验证,得到精确的固有频率和振型。     

高速电主轴的试验模态分析

基于模态分析理论,采用单输入/多输出识别法(SIMO)对高速电主轴进行了自由模态试验,介绍了试验方法,得到了所有测点的频响数据.将全部频响数据作集总频响函数,并与相干函数结合分析试验结果,提取了该电主轴的模态参数(固有频率、阻尼和振型),研究了其固有特性.试验结果表明电主轴的基频低于其1阶固有频率,符合电主轴正常工作的基本要求,并用MAC值验证了模态试验的正确性.     

复模态整体识别法在车床模态参数识别中的应用

介绍了复模态整体识别方法的理论基础,并对车床进行试验模态分析,识别出车床的模态参数,所得结果可为进一步的理论分析和结构优化提供参考.     

空调配管理论模态分析与试验研究

以某款空调外机配管为对象,结合理论模态计算方法和试验模态分析方法对配管进行动态特性研究。首先对空调外机配管结构建立动力学模型并用有限元分析软件对其进行理论模态计算,得出前12阶固有频率和振型。随后利用单点激励单点响应的方式对配管进行了试验模态分析,得到了系统在实际约束下前12阶的模态参数。研究表明:试验模态分析结果和有限元分析吻合,验证了理论模态的正确性,为进一步研究提供了可信的条件。同时,找出了配管额定工作时振动过大的原因,为减振措施和结构改进提供了可靠的依据。     

基于能量平衡原理的机床动态性能研究

对基于能量平衡的机床动态设计技术进行了研究,提出将能量平衡原理的动态优化设计方法与有限元法相结合,从能量的角度分析机床的薄弱环节以及动态特性,并将该方法应用于SL-500/Hz超精密平面磨床的动态分析。     

某轻卡变速箱发动机及车架模态测试与分析

采用锤击模态测试方法对发动机、变速箱及车架模态进行了测试,并获得模态参数。通过对截取的空车搓板路上各测点振动信号以及空车在障碍路上工作时各测点振动信号进行工作模态测试分析,获知轻卡在空载工作环境中的各阶工作模态参数。最后,对试验结果进行了总结分析,发现几个较为敏感的模态频率。为下一步从完整的动态特性方面分析判断发动机、变速箱及车架破损的根本原因,提供理论及技术支持。     

精密龙门立卧平面磨床颤振监测分析与诊断

以某磨床厂的一台精密龙门立卧平面磨床为研究对象,针对其在加工过程中出现的颤振现象,综合采用加工过程振动监测、试验模态测试与振动阶次分析相结合的测试诊断方法,判断产生颤振的原因,确定引起磨削颤振的机床结构薄弱环节,并提出改进措施。研究结果表明,加工过程振动监测、振动阶次分析和试验模态测试相结合是一种行之有效的用于磨床颤振监测与诊断的测试分析方法。     

不同测试方法下试验模态分析的对比

以实模态分析理论为基础,对钻架模型系统进行典型试验模态分析和基于ODS(Operation Deflection Shapes)测试方法为基础的试验模态分析,分别识别出系统的模态参数,并进行对比分析.     

高速磨床机械结构参数化建模与模态分析

基于动态子结构法建立了高速磨床零部件和整机的实体参数化模型,利用MSC. Patran/Nastran建立了高速磨床机械结构的有限元模型,并对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了模态分析。应用LMS振动及动态信号采集分析系统对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了实验模态测试与分析。实验表明,采用基于假想材料的高速磨床结合部模拟技术可使磨床组合结构的动态实验结果与有限元模态分析结果相吻合,实验测试得到的高速磨床机械结构动态特性和利用有限元软件仿真分析得到的结果是一致的,说明利用子结构法建立高速磨床机械结构实体参数化模型是正确可行的。     

树脂混凝土在MK7132B数控卧轴矩台平面磨床上的应用

通过对MK7132B数控卧轴矩台平面磨床进行有限元模态分析,表明立柱是MK7132B数控卧轴矩台平面磨床的薄弱部件之一;在立柱内部空间增加树脂混凝土材料,并对立柱进行有限元模态分析,分析结果显示,改进后立柱的动态性能有明显的提高,所做的研究对机床设计具有指导意义。     

基于实验模态分析的机床动态性能测试

根据实验模态分析理论,构建了实验模态分析系统.利用压电传感器和加速度传感器作为前端信号采集装置,通过7700Pulse软件采集激励信号和响应信号,然后应用ME’scope软件进行机床实验模态分析.以HMC630rp卧式加工中心整机及其立柱为研究对象开展模态试验,分析结果显示立柱是机床动态性能的薄弱部件,原因在于导轨滑块结合面动态性能较差.     

高速数控铣床关键部件动态特性的测试与分析

通过对高速数控铣床关键部件的模态试验的动态特性分析,了解数控铣床整机结构的固有特性,得到机床系统的模态参数和模态振型,找出影响机床动态特性的主要薄弱模态,为机床结构的动态改进设计提供参考依据和改进目标。     

树脂混凝土在大型数控龙门平面磨床上的应用

为进一步改善某大型数控龙门式平面磨床的动态性能,对该平面磨床整机进行了有限元建模和复特征值分析,重点分析了该机床的前十阶固有频率、模态阻尼比以及振型,通过对各阶振型的分析,找出了机床动态特性薄弱部件——立柱。针对性地设计了2种浇注树脂混凝土结构的立柱,并再次对新设计的浇注树脂混凝土结构立柱的整机进行了有限元建模和复特征值分析,从计算出的结果看。动态特性效果改善明显。所做工作对机床结构的设计有一定的指导意义。     

环境激励下高桩码头物理模型模态实验

建立高桩码头物理模型,进行环境激励下的模态实验研究.利用特征系统实现算法(eigensystem realizationalgorithm,简称ERA),结合自然激励技术(natural excitation technique,简称NExT),即NExT-ERA模态识别方法编写模态识别程序来识别物理模型的模态参数,并与有限元模型的计算结果进行对比分析.研究结果表明,物理模型实验值与有限元计算结果相比,二者数值接近,误差很小,说明NExT-ERA模态识别方法能够应用于环境激励下高桩码头的模态识别.环境载荷激励下结构的动力响应信号较弱,结构的高阶模态一般无法激出,某些数据识别出的模态参数存在“漏阶”现象,因此结合有限元模型进行分析非常必要.     

基于正交试验的机床结合部动刚度优化配置

机床中结合部分布众多且不同接触条件下其动刚度值不同,优化分析时很难研究每个动刚度值对机床动态性能的影响。针对此类问题,提出一种基于正交试验的机床结合部动刚度优化配置方法。该方法通过模态柔度与弹性能分布理论判定机床的薄弱模态和薄弱结合部,建立以薄弱结合部的动刚度为设计变量,各阶薄弱模态的最小模态柔度为目标的多目标优化模型。为提高优化效率,采用正交试验方法规划试验方案,并在试验结果分析中引入相似优先比法对结合部动刚度进行协同优化配置。以某型立式加工中心为例,采用优化配置方法确定其结合部动刚度的最优配置方案。仿真结果显示该方案下薄弱模态的模态柔度明显降低,整机动态性能提高,验证了该方法的可行性。     

切削与振动联合测试诊断机床整机薄弱环节

通过对机床进行切削实验和振动实验联合的测试手段分析出机床整机的薄弱环节.首先,对机床进行整机模态实验分析,得到整机固有频率和振型,对其动态特性有一些初步掌握.其次,在机床进行切削实验过程中,采集记录时域下的切削力数据.通过快速傅里叶变换,在频域下对该数据进行分析,找出切削力较大时所对应的频率.最后,结合切削力测试结果和整机模态测试结果进行对比分析,找出在切削过程中切削力较大值所对应的频率恰好与整机某一阶次固有频率相重合.通过分析该阶次所对应的振型,找出整机的薄弱环节.     

多头玻璃烫钻抛光机的结构优化

多头玻璃烫钻抛光机主要用于烫钻底面的精密抛光加工。为了提高加工工件的表面质量,首先从结构动力学的角度出发,研究了多头玻璃烫钻抛光机的动态特性,然后借助ANSYS有限元分析软件,模拟出了该抛光机整机的各阶振型,找到了机床上最易遭到破坏的零部件,最后对该零部件薄弱环节进行了优化。研究结果表明,该方法加强了机床的结构,提升了整机的动态特性,最终达到了改善玻璃烫钻表面加工质量的目的。     

Quasi-static kinematics model for motion errors of closed hydrostatic guideways in ultra-precision machining

Aspheric optics has been widely employed in some high-tech industries for its superiority. In order to achieve the ultra-precision machining of these aspheric surfaces, the large optical ultra-precision grinding machine becomes crucial because it determines the efficiency of the whole process. As the key functional unit in ultra-precision machine tool, the hydrostatic guideways are commonly adopted for the excellent performance. However, the motion errors of hydrostatic guideways have a direct influence on the accuracy of the machined workpiece, and some analysis approaches have been reported correspondingly. Although the existed analysis models do work, their imperfections also can be easily captured. Accordingly, a novel analysis model with less imperfection is deserved to be developed. In this paper, the kinematic theory is utilized to establish the quasi-static analysis model for motion errors in closed hydrostatic guideways. Through the large ultra-precision grinding machine designed by our research group, the consistently good agreement between the predicted results and the measured experimental data are obtained. Furthermore, it is found that the motion accuracy is more sensitive to the profile error of the guide rail bearing the external load rather than that of the other guide rail in the closed hydrostatic guideway. The presented research is supposed to be valuable to the peer designers.