考虑结合部特征与电液系统耦合作用的卧式侧拉床工作台动力学建模CSCD

提高机床的稳定性及加工精度是工程界永恒的课题。从刀架与导轨的结合部特征和电液伺服系统方面分析两者对卧式侧拉床工作台振动的共同影响。首先将卧式侧拉床导轨部分简化为一个振动模型,在只考虑零件结合部刚度、阻尼的情况下,建立该振动模型的动力学方程,之后建立结合部特征与电液系统耦合作用下的模型动力学方程,并利用MATLAB软件对这两个方程进行求解,得到导轨x轴方向的振动。最后以液压缸阻尼、导轨x轴方向结合部刚度和导轨x轴方向结合部阻尼作为分岔参数做耦合方程的分叉图,分析所得结果,对比在各类参数改变的情况下,系统所产生的分岔情况,确定是结合部刚度对机床振动造成的影响最大。     

轻型操作臂结合部弹性约束动力学特性及实验研究

对结合部弹性约束下轻型操作臂系统的动力学特性进行了研究。首先,基于结合部的线约束刚度,建立了轻型操作臂的弹性约束模型,得到系统的频率特性方程;其次,基于建立的弹性约束模型,采用哈密顿变分原理推导了系统的振动位移方程;最后,采用理论仿真和实验方法对轻型操作臂弹性约束系统的动力学特性进行分析,探讨了结合部弹性约束对系统动态特性的影响机理。研究结果表明：所建弹性约束模型能够表征结合部的弹性约束作用,尤其对高阶模态的分析具有较高精度;在弹性约束区域内,频率与约束刚度之间具有幂函数关系特征,前两阶频率拟合误差分别小于0.08%和0.45%;振动位移分析误差为2.38%,通过实验验证了系统弹性约束模型和动力学分析结果的正确性。     

基于结合面基础特性参数的球面结合部模型研究

制造装备机械系统是由众多的构件（零、部件）和结合部组成的,结合部的特性参数对制造装备的整机性能影响非常大,结合目前国内外研究现状,针对影响结合部特性参数的众多因素,采用理论与实验结合、分层处理结合部影响因素的研究方法对机械结合部特性参数模型进行了研究。建立了基于结合面基础特性参数的球面结合部数学模型,确定结合部位移及载荷结合条件以及推导出球面结合部刚度矩阵,为机械系统性能分析提供通用性参数打下理论基础。编制基于FORTRAN语言的球面结合部解析程序,并通过实例对比验证了球面结合部解析方法及解析程序是正确的。     

机床结合部动力学建模与辨识方法的研究

针对机床结合部动力学建模与辨识过程中对子结构间耦合关系与内部激振对外部响应影响考虑不充分问题,采用频响函数矩阵建立完备的机床结合部动力学理论模型;基于力学平衡条件和位移兼容条件推导了辨识方程,提出一种新的动力学辨识方法;辨识过程中融入了子结构间耦合关系,将难测频响矩阵作为中间变量抵消,避免使用难以测量频响或估算难以测量频响所引入的方程误差。在此基础上,将辨识方程拓展至整个测量频段,构建包含辨识关系的矛盾方程,通过最小二乘法求解确定了结合部的等效动刚度,建立了结构的有限元模型。为验证方法的正确性与可行性,基于LMS试验平台进行了现场试验,获得了良好的试验效果;与缩减维度、忽略内部激振作用的建模方法进行了对比分析,结果表明本文方法具有更好的预测性。     

基于面压不均匀分布的结合部动力学建模研究

提出了一种基于结合面压力不均匀分布的螺纹固定结合部动力学建模方法。首先,利用Ansys对施加预紧力的装配体整机进行静力学分析,提取结合面处的节点、单元信息及压力分布,基于节点间距离最短的原则对上、下结合面中的节点进行匹配,在匹配好的两节点间建立Matrix27刚度和阻尼单元,以此来描述结合部的动力学特性;其次,基于结合面压力分布及Yoshimura法,求解Matrix27单元中的刚度系数和阻尼系数;最后,将结合部与零部件有限元模型综合成整机有限元模型。对比前四阶理论模态与试验模态可知:理论模态振型与试验模态振型相似且一一对应,理论固有频率与试验固有频率间的误差在0.7%～7.2%范围内,从而验证了该建模方法的有效性。     

齿轮系统非线性动力学特性分析

综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、综合啮合误差等因素,建立了直齿轮副单自由度非线性动力学模型,并利用变步长Runge-Kutta法对单自由度运动微分方程进行了数值求解。结合系统的分岔图、相图、Poincaré映射图以及FFT频谱图,分析了系统在参数变化时的动力学特性,得到了系统的混沌运动规律。结合齿轮的动载荷历程,得到了齿轮啮合冲击状态在非冲击、单边冲击以及双边冲击状态之间变化时变化过程与系统参数之间的关系。     

导引头伺服机构的结构非线性动力学特性研究

基于Hertz接触理论,建立了表达角接触球轴承非线性刚度的二自由度矩阵模型;以导引头伺服机构为对象,建立了导引头陀螺装配结构六自由度非线性运动微分方程;借用经典数值算法的思想,提出了一种求解陀螺装配结构六自由度非线性运动微分方程的四阶Runge-Kutta算法,并对陀螺支架的非线性动力学特性进行了虚拟扫频分析。研究发现,由于角接触球轴承接触刚度的非线性,陀螺支架的谐振峰分布在扫频的所有频率范围(0～500Hz)内,而增大装配预紧力却可以提高陀螺装配结构的谐振频率,减少谐振峰的出现频次,故工程上可通过调节装配预紧力来抑制谐振峰值。     

基于力状态映射法辨识非线性结合部动态参数

频域分析中.运用力状态映射法对复杂结构非线性结合部等效动力学参数进行辨识,从而大大减少了在时域分析中需要大量数据带来的问题.由于结合部等效动力学参数的数学模型未知,加上试验时噪声对辨识精度的影响不可忽略,若采用传统最小二乘法求解时,方程发生病态,其解出现不适定问题.针对这种情况从以下两方面进行深入研究:假设所建立的数学模型包含所有精确项和冗余项;假设所建模型不包含所有精确项.采用Tikhonov正则化与迭代算法相结合对结合部等效力矢量模型进行更新,从而辨识出结合部等效动力学参数.分析发现即使实际模型不包含所有精确项,只要进行不断的模型更新,满足最终的收敛准则,辨识的精度仍然很高.最后通过算例验证,表明了本方法具有很高的辨识精度.     

导轨结合部动力学建模仿真与试验研究

通过弹性力学中经典的赫兹接触理论,计算得到由滚珠丝杠副及直线滚动导轨副构成的进给机构的各部分的接触刚度,建立理论动力学模型。对所建模型在ANSYS软件中进行有限元仿真,进行模态分析。利用比利时某公司提供的机床结构模态分析设备对动结合部系统进行模态激振实验。最后提取实验与仿真分析中所得到的动结合部系统的固有频率,做一对比,并提取分析对应振型,为以后的动力学建模、结合部参数识别以及机床的结构优化设计提供了一定依据。     

考虑支承跨距的非线性转子系统动力学特性研究

根据主轴变形几何模型求得主轴前端总位移关系式,依据前端最小位移确定主轴的最佳支承跨距,进而建立了考虑支承跨距的转子轴承系统非线性动力学模型.运用数值积分方法,给出最优跨距支承下转子系统的非线性动力学响应,采用轴心轨迹、相图及Poincar6图分析了转速对系统动力学响应的影响.结果表明:当转子轴承系统在最佳支承跨距下运行...     

精密数控机床主轴系统热动态特性分析与研究

解决了因主轴热变形引起的数控机床加工精度下降的问题,建立了精密数控机床主轴径向和轴向动态热变形的计算机精细数值计算模型和主轴热误差动态预报理论模型,以期揭示温度变化对精密数控机床加工精度的影响机理,为精密数控机床综合误差补偿提供理论依据和技术支撑。本文采用理论分析、数值计算和试验研究相结合的方法,利用有限元方法的数值特点和实际工况实时测量数据的可靠性,为数控机床主轴系统热态特性研究提供理论与实际的依据。     

基于"电气特征值分析"的数控机床维修技术

从机床控制系统的典型电气特征参数检查的角度出发,举例说明了基于"电气特征值分析"的维修原理和方法.维修人员可以根据实际测得的机床控制系统的相关参数量(如:电压、电流、电阻及各类开关的状态等数值)与系统特征值进行比对,即可快速地找到故障原因,并排除故障,其关健是对数拉机床电气特征值的恰当选取、特征值库的建立以及准确获得特征值.有效地利用这种方法对于提高维修人员的工作效率有很大的帮助.     

基于“电气特征值分析”的数控机床维修技术

从机床控制系统的典型电气特征参数检查的角度出发,举例说明了基于“电气特征值分析”的维修原理和方法。维修人员可以根据实际测得的机床控制系统的相关参数量（如：电压、电流、电阻及各类开关的状态等数值）与系统特征值进行比对,即可快速地找到故障原因,并排除故障,其关键是对数控机床电气特征值的恰当选取、特征值库的建立以及准确获得特征值。有效地利用这种方法对于提高维修人员的工作效率有很大的帮助。     

基于能量分布的机床整机动态特性优化方法

基于机床结构中的能量分布,在准确建立立式加工中心整机有限元模型的基础上提出一种整机动态性能优化方法。采用弹簧阻尼系统等效结合部的接触特性,基于辨识的结合部等效刚度和阻尼值在Ansys中建立了立式加工中心整机有限元模型,对整机进行模态分析和谐响应分析。通过整机模态试验验证了该有限元模型的准确性,并根据有限元分析与试验结果确定整机的薄弱模态。计算薄弱模态下整机、结合部的弹性能以及结合部在整机中的弹性能分布率,以分布率较高的结合部作为薄弱结合部。基于薄弱结合部的等效接触刚度提出优化方案,优化后薄弱结合部的弹性能分布率明显降低,主轴轴端的动态响应幅值降低,从而使整机动态性能得到改善,验证了该优化方法的可行性。     

虚拟轴机床数控系统的研究

在分析了Ｓｔｅｗａｒｔ平台独特结构的基础上,结合研制的ＶＡＭＴ１Ｙ,提出了一种开放式、模块化和层次化的虚拟轴机床数控系统的设计思想,并针对其软硬件结构及具体功能的划分和实现进行了说明,这些研究将对虚拟轴机床的建造和推广应用具有重要的指导意义     

数控机床智能化技术研究

作为现代装备制造业的工作母机,数控机床的发展对装备制造业的发展起到了至关重要的作用.目前数控机床已经进入到了智能化时代,数控机床具备了越来越多的智能化功能.本文在介绍智能数控机床定义的基础上,分析了数控机床智能化的意义和研究方向,最后给出了数控机床智能化技术研究和应用的实例.     

基于多智能体的数控机床资源共享技术研究

以数控铣床为对象，应用多智能体技术，以解决传统的资源共享所面lI缶的透明度低和效率低下的问题。首先，在分析功能模型的基础上，提出并实现了资源共享的四层网络拓扑结构；其次，构造了面向设备资源共享功能的智能体信息流模型，以实现四层结构之间的交互；其三，定义了智能体状态函数，并以此为依据，建立了智能体协商机制。所开发的原型系统表明，以上成果有效地提高了数控机床资源共享的透明度和效率。     

基于无线网络的远程移动控制数控机床系统研究

提出了基于无线网络的远程移动控制数控机床系统,其中关键技术是如何通过高速、便捷和稳定的无线网络传送数控机床远程控制命令,并及时地返回数控机床加工状态信息,从而实现数控系统的远程控制功能.本文探讨了系统的工作原理,并介绍了硬件设计和软件设计.     

基于OSG的虚拟数控机床刀具碰撞检测技术研究

在数控加工虚拟可视化实现过程中,如何判断数控刀具与机床是否存在碰撞,是解决数控加工虚拟现实技术的一个重要技术问题,笔者利用VC.NET环境下OSG模块表示线段,得到线段与场景交点的方法,实现刀具与场景中非加工物体的碰撞检测的方法,简单且计算迅速,在虚拟数控加工过程中如果发生碰撞,则机床停止并报警,可实现合理的数控加工虚拟场景。     

利用数控设备进行在线测量的探讨

通过数控机床与三坐标测量机的对比，提出了利用数控机床进行复杂曲面测量的基本方法；重点分析了数控系统的结构，提出了不同系统的开发方向及一般数控系统的在线测量方案；最后总结了研究意义。