计及混合间隙的高速精密机构非线性动态响应分析

间隙会导致运动副元素发生接触碰撞，从而对机械系统动力学特性产生较大的影响。针对高速精密机构中常见的运动副结构特点，建立一种含混合间隙特征的高速精密压力机传动系统的动力学模型，并考虑非线性接触特征的影响。将L-N模型和Coulomb修正模型引入到机械系统动力学方程中，采用Runge-Kutta法获得含混合间隙的高速精密机构动态特性，并在高速精密压力机试验平台上开展动力学性能试验，验证了此方法的正确性和有效性。在此基础上，分析输入转速、间隙尺寸等对含混合间隙高速精密机构非线性动态响应特征的影响规律。结果表明：运动副元素在高速精密机构运动过程中发生不同运动状态的来回切换，并会引起较大的冲击、碰撞；输入转速和间隙尺寸的变化会引起高速精密机构非周期性动态响应特征，引发混沌运动和跳跃现象。     

运动副间隙对高速精密压力机振动的影响

曲柄压力机高速化带来振动加剧问题,影响工件质量、模具和机床的使用寿命.为研究间隙对压力机振动的影响,以JF75G-200型曲柄压力机为例,在RecurDyn中建立曲柄滑块机构的刚柔耦合动力学模型.在理想模型的基础上,加入了接触碰撞模型,探讨运动副间隙对压力机激振力大小的影响.并通过RecurDyn与Matlab联合仿真,分析了间隙对振幅大小的影响,从而为高速压力机的动平衡设计提供参考.     

基于ADAMS的理想铰约束模型的局限性研究

针对在多体系统动力学分析中采用理想铰约束模型模拟关节轴承的铰接功能引起仿真结果出现偏差的问题,以基于虚拟样机技术的组合臂架式门座起重机变幅过程的动力学分析为例,将其中的两个主要铰接点视为含间隙的滑动轴承,运用含间隙矢量模型、非线性连续接触碰撞力的混合模型和修正的库仑摩擦模型,综合考虑铰链间隙、接触变形和摩擦等因素的影响,求解了系统在典型工况下的动力学响应,并与按照理想铰约束模型得到的响应结果进行对比,揭示了理想铰约束模型存在的局限性,为如何在工程机械动力学分析中合理使用理想铰约束模型提供了参考。     

高速精密压力机动态精度影响因素分析

本文对影响高速、高精密压力机动态精度的主要因素——运动副间隙、机构的弹性变形、机床热变形进行了阐述.介绍了目前研究者针对运动副间隙和弹性变形采用的理论模型与研究方法,以及得出的一些初步结论.指出机床发热的主要热源,并罗列出现有的解决方案.     

高速精密压力机动态精度影响因素分析

压力机作为锻压机床的代表．广泛应用于航空航天、汽车制造、交通运输、冶金化工等重要工业部门。近年来．大规模集成电路和电器元件、计算机和通讯设备以及微电机芯片的技术进步，进一步有力地推进了高速精密；中床的发展。高速、高精密；中床作为一种精密、高效的压力加工装备，在高速范围内的超精密加工方面，达到了前所未有的水平（下死点动态控制精度为±0.005mm）。影响压力机动态精度的因素包括．运动副间隙、机构的弹性变形、机床热变形等。     

高速精密压力机闭式组合式预应力机身接触问题研究

为研究存在于高速精密压力机组合式预应力机身结构中的接触非线性问题,文章利用接触力学和有限单元法对该问题进行了描述和分析,论述了此类接触问题的增量理论和拉格朗日乘子法接触算法。为将机身作为一个系统来进行分析以确定预紧力,选择拉格朗日乘子法作为接触算法,并结合预紧力单元解决组合式预应力机身的有限元建模问题。利用预置条件共轭梯度解法对各预紧力工况下的机身模型进行求解,获得对应的应力-应变值,总结出预紧力-变形关系图,得出,为使压力机不产生间隙和错移,预紧力取值应为2000kN。数值分析结果和试验结果表明,分析可靠度为87.42%,采用接触单元结合预应力单元求解组合式预应力机身接触问题的研究方法,可用于高速精密压力机预紧力问题研究。     

DS-----048型60吨闭式高速精密压力机动态性能分析

简介了DS-048型60tf闭式高速精密压力机的性能、用途和主要技术参数,重点论述了高速精密压力机动态性能的实质和测试方法,并对提高高速精密压力机动态性能的途径提出了看法.     

融合联立约束法和Simulink的高速压力机曲轴动态仿真

针对高速曲柄压力机中对称布置式曲柄滑块机构,提出了一种融合联立约束法和MATLAB/Simulink的机构动态仿真分析方法。该方法首先基于机构位移闭环矢量方程,建立速度方程及加速度方程,采用达朗贝尔原理建立机构的动力学方程,并通过加速度实现运动方程与动力学方程的联立。在此基础上利用MATLAB/Simulink软件建立了机构的动态仿真模型,将动力学方程作为Function模块嵌入到仿真模型中。并在冲压力作用下对高速压力机的工作过程进行了仿真分析,快速、准确地求得了一个运动周期内压力机曲轴各个轴颈处载荷大小和方向的变化规律,验证了高速压力机的平衡机构具有良好的动平衡效果。所得分析结果为高速压力机曲轴、曲轴支撑结构和动平衡结构的设计和优化提供了重要的参考依据。     

不同位置间隙量对结晶器振动位移曲线的影响

为分析位置间隙对连铸结晶器位移曲线的影响,借助ADAMS仿真软件,建立机构传动的模型,并在理想状态下仿真出结晶器的位移曲线,以对比各交界处的碰撞力。采用接触碰撞力模型和间隙摩擦力模型来模拟含间隙运动副,依次对机构的各铰接处设置相同大小的间隙量,仿真含间隙的位移曲线,并与理想的曲线对比。结果表明,间隙在机构中的位置不同,所起的作用不同,对曲线的影响状况和程度也不同。     

高速精密压力机预应力机身有限元分析

为研究高速精密压力机机身稳定性,本文对公称力为1250k N的高速精密压力机建立有限元模型,根据螺杆-立柱的载荷-位移图确定预紧力,采用接触单元研究机身工作时的闭合状态,采用预紧力单元模拟拉紧螺栓的预紧力。计算了机身受2000k N预紧力,2000k N预紧力+1250k N工作载荷这两种工况下的应力、位移、接触状况。最大工作载荷下的机身等效应力最大值为395MPa,位于螺杆下端与螺母旋合处,但机身是安全的,各部分的接触状态良好,在选定的预紧力下机身结构是闭合的。结果表明采用接触单元和预应力单元对压力机机身进行模拟计算是有效的,能够反映机身结构的稳定性。     

Numerical analysis and parameter study of a mechanical damper for use in long slender endmills

A mechanical damper has been introduced to reduce tool vibration during the high-speed milling process. The mechanical damper is composed of multi-fingered cylindrical inserts placed in a matching cylindrical hole in the center of a standard end-milling cutter. Centrifugal forces during high-speed rotation press the flexible fingers against the inner surface of the tool. Bending of the tool/damper assembly due to cutting forces or chatter vibration causes relative axial sliding between the tool inner surface and the damper fingers, and dissipates energy in the form of friction work. In this paper, a simple numerical method is presented to estimate the amount of friction work during tool bending. Non-linear static finite element analysis is used to estimate normal and frictional contact forces due to centrifugal forces and cutting forces, and calculate the amount of frictional work dissipated by the damper. The numerical results are compared with analytical results, and show a similar trend. Parameter studies are also carried out using the numerical model to identify the best configuration to maximize the amount of friction work.     

Study of the friction error for a high-speed high precision table

Friction is one of the important factors resulting in the contour error of feed servo systems for high-speed, high precision CNC machine tools. A mathematical model of a high speed high precision feed servo table with PID controlling has been established with consideration of friction effects. The friction can be calculated according to the sliding speed and the oil film between the two contact surfaces by using a two-component mixed friction model. The protrusion error occurring at the quadrant boundary in the circular motion is profoundly studied by means of numerical simulation and experiments under different work conditions, and the conclusion that the quadrant protrusion error lags with the rising of the feed rate is obtained. Comparisons between the simulation results and the experimental results demonstrate that with the mathematical model, the dynamics of high speed high precision servo feed systems under PID controlling can be accurately simulated, and the friction error and its characteristics in the course of feeding can be precisely predicted.     

金属塑性成形平均摩擦系数与接触压力的关系研究

介绍了在金属材料的相互滑动过程中平均摩擦系数与接触压力的关系，指出当材料表面的接触压力大到一定程度，其摩擦系数不再符合库仑摩擦定律，此时的摩擦系数不仅与接触表面的材质、表面形貌、润滑状态有关，而且与接触压力有关。摩擦系数随接触压力的增大而减少，当然此时的摩擦力随接触压力的增大而增大，但是摩擦力的增大速率小于接触压力的增大速率。金属材料的塑性成形工艺可以使用“平均摩擦系数”的概念，但是不应该使用库仑摩擦定律。     

干气密封气膜流变特性对摩擦特性影响研究

干气密封是高速轴重要的密封形式,通过螺旋槽密封设计改变其接触间隙流变特性是改善其摩擦磨损的重要手段。在传统研究中,密封接触面开槽区的间隙导致的气膜分布不均极易被忽略,从而使流变特性分析产生误差,给摩擦特性研究带来影响。在平板模型的基础上,考虑气膜分布不均匀性,提出平均间隙模型用于描述干气密封开槽区气体流变特性,实现接触界面摩擦力矩计算,使数值计算误差减小。通过对气膜流变特性数值模拟,确定了关键参数黏度与流变特性的关系,获得了转速等工况参数和螺旋槽结构参数对气膜摩擦特性的影响规律。     

基于神经网络的电液位置伺服系统自适应滑模控制

针对电液位置伺服系统(阀控对称缸)模型复杂、参数时变、摩擦影响显著等特点,提出了基于RBF神经网络和基于Lu Gre模型的自适应滑模控制算法。该算法的优点是:(1)利用RBF神经网络逼近控制电流与系统输出压力的关系,将电液位置伺服系统的数学模型简化为二阶,减少了模型参数;(2)采用Lu Gre模型能够准确地描述摩擦过程中复杂的动、静态特性,通过该模型设计摩擦补偿,提高了控制精度;(3)设计自适应滑模控制器,增强了系统的鲁棒性。利用构建的李雅普诺夫函数,证明了闭环系统的稳定性。仿真实验表明:所提算法控制精度较高、响应速度较快、鲁棒性较强。     

闭式压力机组合机身的有限元分析

根据闭式压力机组合机身结构及受力特点，建立了实用的机身计算模型，以JF75G-125A型压力机为例，对组合机身进行静、动态有限元分析，阐述了机身在不同工况下接触压力的变化规律，获取了机身结构的前三阶固有频率及振型。     

衬套压装机传动系统动力学建模与抖动控制研究

在汽车涡轮壳衬套伺服压装机中,衬套压入过程经常出现抖动现象,严重影响了压装的精度和质量。为揭示抖动现象产生的机制,将衬套与孔之间的挤压作用等效为非线性摩擦过程,将电机与末端件之间的传动链看成同时具有弹性和阻尼两种特性的环节,建立伺服压装过程的动力学模型及其状态空间表达式,仿真验证所建立模型可以有效再现实际的抖动过程。在此基础上,考虑衬套压装过程不断往复工作的特点,设计一种不严格依赖精确数学模型且有强抗干扰的迭代学习算法。为验证所提出控制算法的有效性,构建包含非线性动力学模型和迭代学习控制器的压装过程控制系统数值仿真模型。仿真结果表明：迭代学习控制器可以有效抑制衬套压入过程中出现的抖动现象,相比于传统PID算法,它具有更高的定位精度和强抗干扰能力。     

肘杆机构压力机滑块自锁的防止及虚拟样机设计

对肘杆机构压力机而言,滑块行程和有效压力行程较大,由于间隙和摩擦的存在,当结构设计不合理时,滑块在上死点的受力情况恶劣甚至发生自锁.针对这种现象,对滑块在上死点的受力进行分析,给出了滑块自锁条件.采用虚拟样机技术对结构进行分析,提出了结构的改进措施.改进后的分析结果表明,滑块受力情况和运动平稳性有了显著改善,改进后的结...     

Bearing induced vibration in precision high speed routing spindles

This paper presents a detailed model of bearing vibration, including the effect of contact spring non-linearity in balls-to-raceways' contacts. The model incorporates the effect of surface waviness of rolling elements and off-sized balls upon the dynamic internal radial clearance of the bearing. The vibration forces and moments generated are formulated and the significant principal and secondary side-band contributions are highlighted. This model is employed successfully in the recognition of complex real-time vibration spectra of a precision routing spindle, obtained by accurate non-contact sensors.