BKX-Ⅰ型并联机床的随机振动响应分析

应用有限元分析软件ANSYS，对BKX-1型并联机床进行了随机振动响应分析，分别获得了机床各节点沿机床虚拟x，y，z轴向的位移随机振动响应曲线，在此基础上，对该并联机床随机振动响应规律进行了分析，明确了该机床随机振动响应的特点和数量级。     

BKX-Ⅰ型并联机床的有限元建模与瞬态动力响应分析

应用有限元分析软件ANSYS．对BKX-Ⅰ型并联机床进行了瞬态动力响应分析,分别获得了机床在承受一定瞬间载荷各节点沿机床虚拟x、y、z轴向的位移响应曲线。在此基础上,对该并联机床瞬态动力响应规律进行了分析,明确了该机床瞬态动力响应的特点和数量级。     

三自由度并联机床动力学响应研究

为了优化机床结构,提高整机静动态性能,针对一种三自由度并联机床进行了动力学响应研究。应用三维建模软件,建立了该并联机床整机的几何模型,依托有限元分析软件ANSYS Workbench建立了整机有限元模型,对其进行了模态分析,得到了机械结构前20阶固有频率和振型,分析结果表明,机床低阶频率偏低。为了研究机床各阶频率对动态载荷的响应情况,在模态分析基础上对整机结构进行了谐响应分析,得到了动平台与万向铰链沿着空间各个方向的位移响应曲线,指出了机床第3阶和第8阶固有频率对机床的动态性能影响最大,支链和万向铰链是影响机床动态性能的关键结构件。为了了解并联机床抵抗冲击载荷能力,对整机进行了瞬态分析,得到了机床动平台位移、速度时间响应曲线,以及支链在冲击载荷下的平均应力变化情况。所有动态响应分析数据为机床结构优化提供了理论依据。     

三自由度并联机床动态有限元分析

对并联机床进行动态性能分析有着重要意义。应用工程分析软件,建立了一种三自由度并联机床整机的有限元模型,对整机进行了模态分析,提取了整机前十阶固有频率和振型。为了解各阶频率对机床动载荷的响应情况,在模态分析的基础上对整机进行了谐响应分析,得到了动平台、球铰、滑鞍等关键部位的频率位移响应曲线。分析结果表明,机床的第2阶和第4阶固有频率对机床动态性能影响最大。球铰结合部为机床结构中薄弱环节,由此提出了机床结构优化设计建议,将球形铰链更换为虎克铰链,从而提高了机床的动态性能。     

新型多功能三坐标并联机床

天津大学机械工程学院设计,并与天津第一机床总厂联合建造的我国首台新型多功能三坐标并联机床产品化样机Ｌｉｎａｐｏｄ代表了我国在并联机床这类高科技机电一体化产品的设计理论、建造技术和产业化方面取得了新的进展。 该产品在刚度和精度方面均达到或超过了国际先进水平。并联机床是指用并联机构作为进给传动机构的数字控制机床。与传统机床相比,并联机床具有刚度重量比大、响应速度快、对环境适应性高、技术附加值高等优点。国内外机床行业正在争相开发。新型多功能三坐标并联机床@胡正隆     

基于Monte Carlo方法对3-PUU并联机床工作空间的优化分析

以固体火箭发动机复杂药柱整形为背景,提出了一种具有三个平动自由度的PUU并联机床.首先求解并联机床的运动学逆解方程,通过考虑其结构约束条件,以工作空间最大化作为设计目标,然后采用Monte Carlo方法对该并联机床的工作空间进行了优化分析,最后根据优化结果及机床的设计目标对工作空间进行算例分析,并利用Matlab软件仿真得到并联机床工作空间的实体模型,为该机床合理设计提供了理论基础.     

3-UPS并联机床动态特性仿真研究

以3-UPS并联机床为研究对象，应用虚拟样机技术建立了机构参数化仿真模型，给出了并联机床虚拟样机联合仿真设计方案。通过对样机模型动力学分析，确定了影响整机动态性能的关键部件，采用通用有限元软件ANSYS完成这些部件的弹性体建模。通过动态仿真分析给出了弹性并联机构的动态响应、固有频率等动态特性参数，为并联机床整机的优化设计奠定了基础。     

3-HSS并联机床运动学分析及运动仿真

提出一种新型3-HSS并联平动机床,主要研究了该机床的组成及运动学分析;基于虚拟样机技术,利用Pro/E对并联机床整体机构进行了三维建模,利用ADAMS对其进行了运动轨迹仿真分析,证明了所设计并联机构能够按照预先设定的运动轨迹进行运动,验证了机构设计的合理性和功能实现的正确性.     

3-TPT并联机床奇异性及平稳性研究

以一种新型3-TPT三自由度并联机床为研究对象,建立了该机床的运动学正、反解方程,推导出了该机床的雅可比矩阵及其雅可比逆矩阵,并在此基础上运用Matlab软件对该机床的奇异性及平稳性进行了研究,计算出了该机床雅可比矩阵行列式的绝对值表达式,仿真出了该机床各驱动杆的伸缩速度变化曲线,研究结果表明:该机床具有运动平稳、不存在奇异形位等优点。该研究为并联机床结构最优化设计及性能分析提供了一定的理论依据。     

3-TPT型并联机床静力学及刚度研究

以一种3-TPT并联机床为研究对象,研究该机床在承受静态外力负载时静力学问题及运动平台的刚度问题.首先利用虚功原理建立了并联机床的静力学正解方程,然后推导出该并联机床的柔度矩阵,在此基础上利用Matlab软件对该机床的静力学及刚度进行了研究,仿真出了该三杆并联机床的运动平台静力学特性及其刚度的变化曲线.研究结果表明:驱动杆所承受的最大载荷不超过运动平台负载的2.5倍,且随着运动平台远离Z轴,其Z方向刚度变化较其他方向尤为明显.这一分析为并联机床的结构优化设计和动力学研究提供了理论基础.     

线性摩擦焊机滑台系统振动位移分析

为促进整体叶盘线性摩擦焊接技术的发展及应用,从振动理论角度分析了线性摩擦焊机工作中滑台的振动位移响应规律。建立了滑台系统的两自由度强迫振动力学模型,利用数学解析和试验测量相结合的方法得到了系统相关振动参数。建立了振动系统的仿真模型,通过对比仿真结果与实验结果,验证了仿真模型的有效性。利用该模型分析了焊机振动参数对滑台系统位移响应的影响,发现增大移动夹具与滑台之间的刚度系数k1、滑台与床身之间的刚度系数k2以及滑台与床身之间的黏性阻尼系数c2均有利于减小滑台系统整体位移响应值,提高滑台的刚度与稳定性。分析了振动频率对滑台系统振动位移的影响,发现该系统共振出现在34～35 Hz附近,应当使焊机工作频率高于45 Hz,以减小滑台系统的振动。     

深通孔键槽铣床柔性转轴振动特性研究

为探寻深通孔键槽专用铣床柔性转轴加工过程中的振动特性,结合机床结构,运用欧拉-伯努利理论推导出转轴径向的振动位移响应函数模型,〖JP2〗得到工艺参数单因素变化下转轴的振动位移响应曲线。开展转轴振动试验测试,分别比较转轴振动位移幅值的理论与试验值,相对误差均在10%内,表明理论与试验的一致性较好,验证了柔性转轴振动理论模型推导的正确性。模型数据和试验结果表明：在机床铣削过程中,应尽量选择小的铣削深度、多齿数铣刀配〖JP〗合小的每齿进给量及相对较小的铣削速度,使铣削过程更平稳,降低对深通孔键槽加工质量的影响。该研究结果为机床产品设计提供参考。     

重载夹持机构弹性动力学研究

针对重载夹持机构在工作过程中存在弹性振动的情况,以压杆式夹持机构为研究对象,用五次埃尔米特多项式表示梁单元的横向位移,进一步用弹性动力分析-简化方法建立了良好反映重载夹持机构的质量矩阵、刚度矩阵及运动参数的有限元模型,得到系统的运动微分方程组,利用Newmark-β法求解其弹性位移并通过实验验证位移U1,U12,U15。结果显示:夹持机构的一阶固有频率随前臂转角β增大而增大,相应的最大锻件下偏角为0.74°;KES的弹性位移比KED的位移变化幅度减小;定性了解了摩擦力可以减少夹持机构振动的振幅,并可以延迟振动响应。     

Effect of dynamic response and displacement/stress amplitude on ultrasonic vibration cutting

In this report, the behavior of the cutting force measured through the dynamic response of tool–work piece system in ultrasonic vibration cutting was discussed first. Measured cutting force mainly depends on the ratio of net cutting time to a vibration cycle in vibration cutting (t_c/T) because the tool–work piece system has much lower natural frequency comparing with the ultrasonic vibration cycle. It was confirmed by the newly proposed cutting experiment using resonated-horn-type work piece, displacement amplitude and stress amplitude at the cutting point vary continuously in this device. It was shown that the measured cutting force varies corresponding to the displacement amplitude. It was also indicated that the measured cutting force does not decrease when the cutting point is on the node of the resonated-horn-type work piece, where the stress amplitude is the maximum but there is no displacement amplitude. It means that there should be the relative intermittent displacement between the tool and the chip in order to decrease the measured cutting force. In addition, the deformation resistance of the work piece material itself does not decrease with ultrasonic vibration of the stress field. Secondly, the significance of the elastic deformation of the tool–work piece system of several microns in ultrasonic intermittent cutting was also indicated from an analytical and experimental point of view. The effect of the elastic behavior on the cutting force becomes relatively large as t_c/T becomes small. The above-mentioned characteristics will be helpful to utilize the ultrasonic vibration cutting system more efficiently.     

振动疲劳对压电悬臂板电激励响应的影响

针对压电智能结构的动力学设计,研究振动疲劳对双晶压电悬臂板电激励响应的影响。在电压激励下,测试压电悬臂板的自由端位移、致动层根部应变和传感层发电电压随振动循环次数的变化,分析激励电压幅值和电压波形对位移、应变及发电电压的影响,讨论位移响应、应变响应和发电电压响应随振动疲劳的变化情况。结果表明:在45~50 V的激励电压下,激励电压幅值越大,压电悬臂板的电致响应幅值下降越多,疲劳损伤速率越快;正弦波电压激励相较于三角波电压激励更容易导致振动疲劳;由于振动疲劳损伤的非线性,压电悬臂板疲劳损伤前后的位移?应变曲线斜率不再一致,而且疲劳损伤后共振时压电悬臂板根部应变降低。试验结果可为压电智能结构的动力学设计提供数据支撑。     

汽车半轴楔横轧机机架动态特性有限元法分析

目前,对楔横轧机机架的研究多集中在静力学分析,而动力学分析研究较少。本文应用ANSYS有限元动力学分析模块,求出了汽车半轴楔横轧机机架在现有边界条件下的固有频率和振型,并对机架的整体模态、谐响应以及机架上影响轧制精度的点在给定的激励下的位移响应进行了详细分析,结果表明该轧机在现有参数下的设计是可靠的。     

电涡流位移传感器在压缩机中的应用

根据电涡流位移传感器高频响和高可靠性等优势,提出将电涡流位移传感器与工装相结合,分析其在压缩机曲轴运转角度、转子系统轴向振动以及阀片升程等试验中的效果。试验结果表明:电涡流传感器能满足压缩机内部复杂恶劣的工作环境要求,实现各位置位移的全面检测,适用于压缩机内部机械运动特性的评估测量。     

Investigation on the displacement fluctuation of the linear motor feed system considering the linear encoder vibration

Optical linear encoder is generally adopted to realize the full-closed loop control for the linear motor feed system. Its reading head installed on the worktable may vibrate as a result of the excitation of disturbance harmonics, which leads to the encoder's error. This study aims to investigate the mechanism of displacement fluctuation due to the encoder's error caused by the worktable vibration in the linear motor feed system. The vibrating modes of feed system are analyzed firstly, and then the influences of three torsional vibrations on encoder's errors are investigated. The transfer function between disturbance and output response is proposed to analyze the influence of encoder's error on the displacement fluctuation. The relationships among vibration, encoder's error, thrust harmonic and displacement fluctuation are discussed in detail. The results show that the encoder's error can produce obvious displacement fluctuation for the linear motor feed system, which is actually an electromechanical coupling process due to the direct drive and full-closed loop control. Finally, three effective measures are put forward to diminish the system displacement fluctuation.     

轧辊表面裂纹位置确定方法研究

轧辊是轧钢生产中的主要部件,在复杂应力下容易产生表面裂纹,对轧辊的使用寿命、轧材质量有严重的影响,因此轧辊表面裂纹检测至关重要。轧辊出现损伤时,其固有频率也会发生改变。采用振动法比较分析不同位置的表面裂纹对轧辊固有频率、位移模态、应变模态和一阶模态下轴向位移频响函数的影响。结果表明:一阶模态下的轴向位移对轧辊表面裂纹位置检测识别最敏感,可以作为裂纹位置判断的主要标识量。