三轴转台结构静动态特性分析

为了使三轴转台具有良好的控制精度及可靠性,根据三轴转台的机械结构特点,对转台轴承、驱动电机及测量元件等关键部件进行了简化和等效处理,采用有限元分析软件ANSYS,建立了转台的实体模型。对框架垂直或平行于基座的两种放置状态进行静力学分析,得到三轴转台的整体变形情况;采用子空间法进行模态分析,得到了相应的振动频率和振型云图。仿真结果表明：两种放置状态,转台整体变形均发生在配重顶端,最大值分别为51和65μm,中心位置最大变形分别为30和45μm;考虑到三轴转台的刚度和频率响应,装置的一阶振动频率为65．4Hz,能够满足设计指标要求。     

均压槽气体静压轴承承载性能研究

为提高气体静压轴承的承载能力,基于超精密微小型机床的气浮导轨模型,在其气体静压轴承顶部的工作面设计直线形、双弧形和X形三种均压槽结构。建立轴承气膜的CFD(Computational Fluid Dynamics)模型,通过仿真计算得到轴承气膜的压力分布以及轴承的气体质量流量。综合考虑轴承顶部和底部两部分气膜对承载性能的作用,得出轴承的承载力W、刚度K和气体质量流量M,从而确定直线形均压槽轴承具有最佳的承载性能。继而分析直线形均压槽的宽度、深度和节流孔的个数对轴承承载性能的影响规律,得到了优化的均压槽结构。通过分析得出以下结论:设计均压槽可以有效提高轴承的承载能力,但增加了轴承的耗气量;适当增加均压槽深度可以提高轴承的承载力和刚度;增加节流孔的个数可以增大轴承承载力,但会使轴承的刚度降低。     

基于不同加工工艺的微孔节流空气静压轴承的特性研究

随着超精密加工技术和地面微低重力仿真的发展,相关产业对空气静压轴承的性能要求越来越高。由于传统的孔式节流器其结构特点不能完全满足实际使用的需要,节流孔直径与气膜间隙同一数量级的微孔节流空气静压轴承因其良好的刚度和承载特性,越来越受到关注。但在微孔节流器的发展过程中,微孔的加工工艺却限制了其推广应用。针对目前常用的三类微孔加工工艺,进行了理论仿真研究,通过建立不同加工工艺轴承仿真模型,运用双向流固耦合仿真方法,对比分析了基于不同加工工艺的微孔节流空气静压轴承的动静态特性。研究结果表明：锥孔类轴承承载性能优于其他两类,但耗气量大且在小间隙时刚度较差;薄壁直孔类轴承承载性能稍逊,但在大间隙下轴承刚度较佳;嵌套类轴承承载性能较差,但在小间隙下轴承刚度较大且耗气量较低。     

两轴速率转台U型架结构设计及有限元分析

使用Solidedge软件建立两轴速率转台U型架的三维模型,导入ANSYS Workbench有限元分析软件,对U型架进行静力学和动力学分析,得到U型架的静态变形和应力分布云图以及U型架各阶固有频率和振型云图。分析计算结果验证了两轴速率转台机械结构设计能够满足强度和刚度要求。     

摆线轮磨齿机回转台系统动态特性分析

为提高摆线轮磨齿机的加工精度以及传动过程的稳定性，对其回转台的性能进行分析。建立转台传动系统的动力学模型，结合转台的实际参数，计算连接轴的扭转刚度和阻尼系数。通过Newmark-β法对建立的动力学模型进行求解，得出传动系统在传动过程中的稳定性和传动精度，并搭建实验台进行验证。实验结果表明：回转台传动系统具有良好的动态响应，可以获得很高的定位精度和重复定位精度。     

考虑外滚道缺陷的滚动轴承刚度时变特性分析

滚动轴承的主要失效形式之一是在滚道或滚动体表面产生缺陷,形成疲劳点蚀,对轴承性能产生很大影响。针对深沟球轴承,建立外滚道存在方形缺陷时的动力学模型,获取缺陷对载荷分布的影响规律,建立轴承时变刚度模型,分析缺陷尺寸演化和位置对轴承刚度时变特性的影响规律。结果表明:当缺陷位于非承载区时对轴承平均刚度无影响;当缺陷位于承载区时,轴承的平均刚度与缺陷长度和深度负相关;缺陷位置由底端向非承载区变化时,轴承的平均刚度先减小后增大。     

大视场相位衬度CT转台轻量化设计

针对某大视场相位衬度CT实验装置转动惯量大、运动控制难、成像效率低等问题,采用有限元技术分析了原铸造转台的静动态性能,并以此作为设计约束,基于焊接结构重新对CT转台进行了轻量化设计。采用拓扑优化分析技术,对转台内腔材料分布情况进行了分析,然后根据材料拓扑结果布置了双夹层焊接形式的筋体结构。在OptiStruct中建立数学模型,以零件板厚作为设计变量,分析了板厚对转台质量、静刚度和系统一阶固有频率的灵敏度,并对转台板厚尺寸重新进行了优化匹配,最终优化后的转台相比原先转台减轻了57.6%。     

数控机床二轴数控转台动力学仿真与耦合分析

二轴数控转台是五轴联动数控机床的关键部件,文章运用多体动力学理论对摇篮式二轴数控转台的动力学特性进行了研究.首先建立转台的结构仿真模型和动力学模型,然后在理论推导动力学方程和耦合方程的基础之上,借助动力学仿真软件RecurDyn仿真并验证了其动力学性能和耦合作用.在进行耦合分析时,提出了一种将两轴单独运动与同时运动相对比的方法,得出了反映转台在各种运动状态下耦合作用的图形与数据,并提出优化设计的参考建议.     

数控转台回转送进系统动态伺服刚度的H∞鲁棒控制

数控转台用环形永磁力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后，对负载转矩变化更为敏感，严重影响系统的动态伺服刚度，使系统的伺服性能大大降低。采用高级PDFF控制结构与H∞鲁棒控制理论相结合的方法，将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器可以有效地抑制负载扰动对数控转台伺服系统的影响，使系统具有较强的鲁棒性，并获得良好的跟踪响应，在一定程度上解决了系统抗干扰性能与快速跟随性能之间的矛盾。仿真结果表明，与传统的PDFF控制器相比，所提出的基于高级PDFF控制框架的H∞控制器提供了更高的动态伺服刚度来抑制动态扰动。     

基于CFD的静压转台油膜特性分析与油腔设计

针对静压转台回转运动精度不足的问题,以数控磨床的扇形液体静压转台为对象,对单个静压支承结构的位移率和设计间隙进行理论计算,得到油膜承载力与位移率和设计间隙之间的关系。对油腔内部流场进行仿真计算,得到不同油腔结构对油腔流场中承载性能产生的影响规律;根据仿真结果和转台的参数要求选取合适的油腔结构,设计了扇形静压转台;通过流固耦合分析,验证油腔设计的合理性;通过油膜刚度试验,验证了油腔设计的可行性。     

五轴飞行仿真转台及其关键技术研究

作为红外制导武器半实物仿真试验的关键设备,五轴飞行仿真转台的研制越来越受到人们的重视.本文在对国内外五轴飞行仿真转台研制现状进行综述的基础上,对影响五轴飞行仿真转台动态性能的关键部件的设计进行了讨论,并给出了液压仿真转台各框架的一般设计步骤.     

全液压三轴仿真转台解耦问题的研究

本文从液压三轴仿真转台的模型出发，在研究了耦合对系统精度影响的基础上，对系统模型进行分段线性化．并采用状态反馈以解决三轴转台的耦合问题。     

数控机床进给系统机械参数灵敏度分析

利用Modelica语言建立了数控机床进给系统的多领域模型,在正交实验设计的基础上进行仿真实验,对影响进给系统动态性能的机械参数进行了灵敏度分析。结果显示:机械参数对进给系统动态性能的影响和对单纯的机械系统的影响是不完全一样的,与系统转动惯量正相关的机械参数的增大,会降低系统的动态响应性能,丝杠轴的阻尼系数存在最优值使得系统动态性能最好,而轴承和导轨的摩擦影响较小。     

VERICUT虚拟机床技术在五轴加工中的应用研究

根据BV100双转台(A-C)五轴数控机床结构参数,基于VERICUT建立该机床的虚拟机床模型,构建仿真加工环境;并应用该虚拟机床对叶片进行数控仿真加工,不仅验证数控程序的正确性,而且通过仿真消除试切中的碰撞、干涉和超程等问题。通过系列实验验证了虚拟机床技术在五轴加工中的重要性。     

液体静压轴承在金刚石框架锯上的应用研究

液体静压轴承具有结构紧凑、承载能力大、运行平稳、使用寿命长、摩擦功耗小等诸多优点,在各种机械中得到广泛应用。本文通过对金刚石框架锯主要锯切运动形式分析,以金刚石框架锯锯框水平滑动机构关键件——轴向运动液体静压轴承为研究对象,结合实际建立了该轴承的结构设计模型,通过润滑机理与性能的系统分析研究,实现了对设计方案的有效验证,并满足实用要求。同时根据轴承的性能冗余,对其进一步的结构优化设计进行了研究。     

基于ANSYS Workbench的TK13250E数控转台本体结构优化

作为数控机床的主要功能部件，数控转台是数控机床性能和应用的关键因素之一，其性能优劣直接决定了整个数控机床的性能。而转台本体作为转台的主要支承、安装件，其静、动特性影响转台的承载性能和加工稳定性。基于ANSYS对转台本体进行静、动态特性分析，并结合拓扑优化和多目标尺寸优化技术对其进行优化。优化结果显示本体较原本体质量减轻约3%；立式安装下本体在载荷作用下的变形量减少了11%，各阶固有频率均有所提高。总体来说：立式安装下本体的静、动力学性能较原本体提升明显；卧式情况下本体的静力学性能几乎不变，而动力学性能微幅降低，但其固有频率依旧很高，优化效果良好。该方法为转台结构的初期设计提供了参考。     

PM流量控制器在非对称动静压轴承中的应用

介绍了PM流量控制器的基本结构、工作原理及液阻、流量等参数的计算方法，推导了采用PM流量控制器时非对称三油腔动静压轴承的无穷刚度条件，并通过具体的实例得到了无穷刚度条件下PM流量控制器初始流量、供油压力及比流量之间的关系。分析结果表明，在不改变现有轴承结构的前提下，采用PM流量控制器可以大幅度提高系统的刚度和承载能力。该项理论研究对今后进行的轴承试验和分析提供了依据。     

不同油腔形状的高速动静压轴承研究

本文研究了四种不同油腔形状的高速动静压轴承，研究内容包括流量、承载能力，刚度、涡动频率。这四种结构油腔轴承分别是正方形油腔轴承，三角形滑腔轴，圆形油腔轴承，角向小孔轴承。通过对四种轴承性能比较发一同，角向小孔轴承具有最优良的性能。     

复杂曲面快轴伺服加工技术

采用一种直线滚动导轨式快轴伺服系统对典型复杂曲面进行加工。介绍快轴试验样机结构和快轴控制系统控制算法。根据快轴伺服装置的简化模型求得快轴试验样机数学模型。分析快轴伺服系统控制模型,建立快轴伺服系统动刚度数学模型。通过理论仿真和实验研究系统控制参数对动刚度的影响规律,并对提高伺服动刚度后的快轴伺服系统进行性能测试。对典型复杂曲面进行快轴切削实验,验证了该快轴伺服系统加工复杂曲面的精度较高。     

1.5MW风机齿轮箱高速轴轴承自动更换装置设计与研究

风力发电机组空中更换高速轴轴承自动化水平低,对轴承自动更换装置研究相对较少。设计一种空中自动更换轴承的装置,这种电动液压轴承自动更换装置通过液压系统的控制,满足轴承拆装过程的工艺要求,实现高速轴轴承自动拆装,能够满足机舱空间结构需求,提高拆装轴承的工作效率,使机舱的工作人员从5人减少为1～2人,提高安全性能和经济效益,降低操作人员的劳动强度。此装置具有系统功率质量比大、系统刚度大、结构稳定性好、安装使用方便等特点。