超高速磨削主轴系统的动态有限元分析

运用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。针对超高速磨削过程中由转速产生的离心力的影响,先对主轴系统进行了静力分析,然后对其进行模态分析,获得各阶固有频率和振型。通过比较得知:考虑预紧力后,主轴系统固有频率都有提高。通过公式计算获得各阶固有频率所对应的临界转速,为磨削加工时避开共振频率提供理论指导。考虑到磨削力对主轴系统的激振力作用,利用Full法对主轴系统进行谐响应分析,获得了主轴跨中节点随激振力频率变化的幅频响应曲线,识别了产生共振的激振力频率。提出了进一步提高主轴动态特性的工艺措施。     

组合机床铣削头样机试验方法的探讨(下)

6.激振试验机床动态试验时,激振力信号可以是正弦的、随机的或脉冲式非周期力信号,而不同形式的信号要求不同的激振器和分析方法。对于机床主轴,应在回转状态下激振。实践表明:用接触式激振器使力通过预加载荷的轴承,在主轴回转情况下激振的方案不易取得满意的结果。而电磁激振器是非接触式的,适用于主轴回转时激振。本试验为了和实际工作状态一致,准备在刀盘切削点处     

基于模态分析的高速铣削主轴转速选择

分析了高速铣削的特点以及切削加工中的振动现象,研究了高速切削和普通切削中的工件振动对加工精度的影响程度,提出了在高速铣削情形下工件振动会影响加工精度的假设。然后采用振动力学中的谐响应方法分析了铣削加工中工件振动的简化模型,研究了工件在刀具作用力下的振动情形;并通过有限元分析软件进行实例仿真,结果表明在高速切削情况下工件的振动会影响要求较高的加工质量。最后,给出了利用模态分析来优化主轴转速的方法,为高速切削情况下减小振动、提高加工质量提供了一种途径。     

低频振动作用下45钢压缩力学行为分析

利用低频振动拉/压试验机,将激振频率、激振力作为主要影响参数,对45钢进行了低频振动作用下的压缩试验,主要对试验钢的强度变化进行了研究。结果表明:试验钢在拉伸过程中,添加低频振动后,与超声振动作用类似,也表现出金属振动塑性成形的"体积效应",即平均应力减小,屈服强度和抗拉强度均降低;随激振力增大,试验钢在拉伸中的平均载荷减小;随激振频率减小,试验钢拉伸时的平均载荷呈外凸曲线变化,在185 Hz时平均载荷达到最大值。     

直顶式液压电梯振动特性仿真分析

以直顶式液压电梯为对象，将其作为变参数振动系统，建立了此系统的一自由度弹簧一质量力学模型及Simulink仿真模型，对液压电梯的受追振动过程进行了动态模拟，对其响应加速度进行了时域及频域分析，从而得到了系统响应加速度幅值与激振力频率之间的关系。上述仿真分析表明，激振力频率与共振区频率相差较大，可以减小液压电梯工作过程中轿厢的剧烈振动，从而保证液压电梯平稳运行。     

数控机床激振方法的试验研究

常规激振手段难以用于中大型数控机床的结构振动测试。根据该类机床的特点,提出一种由机床运动产生激振力的结构振动试验方法。针对运动激振力不可测的问题,利用机床结构上的振动响应研究激振力作用效果。通过测试不同参数作用下的振动响应,确定影响激振效果的主要因素。激振出的峰值频率与实验模态分析结果的对比进一步验证了所提出方法的有效性。该方法无需外加激振设备,适合于数控机床,尤其是大型、重型数控机床的现场测试分析。     

主动磁悬浮电主轴系统建模与控制参数分析

为实现磁悬浮电主轴的稳定悬浮运行并满足加工精度要求,通过对某型号主动磁悬浮电主轴的结构和控制原理进行研究,在忽略主轴转子磁化和磁漏等非线性因素影响的前提条件下,通过对主轴转子在磁悬浮轴承中的受力分析,建立了磁悬浮轴承的电磁支承力与轴承气隙偏移量及控制电流的表达式,对基于不完全微分PID控制的磁悬浮电主轴系统的临界转速与磁悬浮轴承的电磁刚度进行了定量研究,得到不同PID控制参数下,磁悬浮轴承支承刚度随涡动频率的变化曲线及固有频率随PID控制参数的变化曲线图。研究结果为磁悬浮电主轴控制系统进一步设计使用和分析优化提供了依据。     

影响磁悬浮电主轴单元回转精度因素的分析

介绍了磁悬浮电主轴单元的工作原理,对影响其回转精度的因素进行了分析。以拟用于额定功率为2.2 k W且转速可达24 000 r/min的雕铣机中的主轴为例,分析了控制器反应时间不超过10 ms和主轴端部切削力不超过100 N时的主轴悬浮间隙精度、载荷变动量以及控制系统反馈精度对主轴回转精度的影响。结果表明:当前、后径向磁轴承处主轴圆度误差分别不超过0Δ10.002 mm和-0.006mmΔ20.006 mm、主轴端部载荷变动量不超过1 N,主轴回转精度满足加工要求,对提高磁悬浮电主轴单元的工作性能具有重要意义。     

激振频率与动平衡对机床本体噪声影响的研究和应用

针对开发6000 r／min卧加主轴箱高速运行时噪声过大的问题,通过对振动频率、振动幅度分析和修正着手,对整机模型进行模态分析和优化,提高整机激振频率,有效避开机床共振,并对主轴箱内各轴系动平衡按平衡精度G2.5进行修正,降低主轴轴系的振幅,最后达到主轴在6000 r／min高速运行时噪声仅为60 dB,远小于高精度机床噪声公司内部标准75 dB和国家标准80 dB的要求。     

基于磁流变效应的变参数切削颤振抑制方法研究

随着我国加工制造业的发展,提高切削加工水平成为发展制造业亟待解决的重要问题,而机床切削颤振一直是制约机械加工质量的最重要的因素之一。针对车削产生的颤振问题,设计了磁流变车削减振装置,并对其结构及减振机理进行了分析,建立起了磁流变车削装置的动力学模型。对不同波形、峰值及频率电流作用下的切削系统振动响应进行了理论分析及仿真,结果表明:幅值为6A、频率为1Hz的方波电流为此切削系统下的最佳控制电流;此外通过改变实验中电流变化峰值、频率及波形,将各个参数对减振效果的影响规律进行了研究与探讨。     

Al质蜂窝夹芯板非线性动力学分析

基于经典叠层板理论和几何大变形理论.研究了四边固支Al质蜂窝夹芯板的非线性动力学问题.在考虑横向阻尼的影响下,利用Hamilton变分原理建立了蜂窝夹芯板受横向激振力作用时的受迫振动微分方程,通过振型正交化将蜂窝夹芯板的受迫振动微分方程简化为双模态下的动力学控制方程,同时利用Runge-Kutta法数值模拟了系统的非线性动力学行为.结果表明:由于芯层六角形胞元结构的影响,使得蜂窝夹芯板的振动对横向激振力幅值的变化非常敏感;第一阶模态下的最大振幅总要大于第二阶模态下的最大振幅,横向激振力幅值在不同的取值范围时,蜂窝夹芯板存在不同性质的动力学现象,在横向激振力幅值较小阶段,系统总是呈现单倍周期运动.当横向激振力幅值增加到一定数值时,系统呈现出从周期运动向倍周期及混沌等复杂运动形式的转换.通过相应的弯曲振动响应实验.对数值分析结果进行了实验验证.     

声波钻机液压振动头的液压系统设计及仿真分析

液压振动头是声波钻机的核心部件,其液压系统性能的优劣直接影响着声波钻进技术。对液压振动头进行了结构设计及液压系统设计,并建立了液压系统AMESim模型,通过仿真分析寻找液压振动头的振动频率对液压系统性能的影响。仿真结果表明:液压振动头的振动频率f越大,振幅H越小,振动活塞的位移响应近似于正弦曲线,振动活塞的速度、加速度随之增加,振动活塞的激振力F显著增加。     

XK2310数控铣床工作台系统的静动态特性研究与分析

XK2310数控铣床工作台系统是机床的关键部件之一,其静动态特性对零件加工精度有很大的影响,为了提高XK2310工作台系统的静动态特性,利用ANSYS Workbench 14.0对工作台系统进行静动态特性分析。静态分析的目的是检验工作台系统是否满足静力学特性,静力分析结果表明,在切削载荷作用下,工作台的最大应力、应变值都远远低于材料的极限值,最大变形量在精度范围内;动态特性分析的目的是了解工作台系统在切削加工时,主轴产生的激励频率是否会引起工作台系统共振,模态分析结果表明,当主轴转速为1539r/min、2052r/min、3077r/min、4214r/min时,产生的激励频率与工作台系统的第1、第2阶固有频率相等,将引起工作台系统共振。     

数控蜗杆砂轮磨齿机主轴系统模态与谐响应分析

针对数控蜗杆砂轮磨齿机磨削过程中具有简谐振动的特点,建立其主轴系统的三维有限元模型。利用有限元分析软件ANSYS进行模态分析和谐响应分析。通过模态分析求解获得了主轴系统的固有频率和振型,并研究了角接触球轴承支承刚度对其固有频率的影响;通过谐响应分析获得了主轴系统的变形—频率响应曲线,最后通过计算临界转速来验证主轴系统是否发生共振。研究结果表明:增大角接触球轴承的支承刚度有利于提高主轴系统的固有频率。磨削激振力的频率在600Hz附近时,变形—频率响应曲线出现了最大的峰值响应为6.56μm。为了避免共振,主轴系统的工作转速应尽量避开一阶临界转速。     

低频振动辅助6061铝合金拉伸变形行为

为获得低频振动下6061铝合金的拉伸变形行为,采用ABAQUS有限元模拟分析和实验验证相结合的方法,对常规拉伸和低频振动辅助拉伸进行分析,用电子万能试验机对铝合金板材进行常规拉伸和不同方案的低频振动辅助拉伸实验。通过对比常规拉伸、间歇振动拉伸和全程振动拉伸3种拉伸方式,得到低频振动对拉伸过程中平均拉伸载荷和材料伸长率的影响,获得激振力和振动能量对拉伸载荷及材料伸长率的影响。结果表明,随着振幅或频率的提高,最大平均流动应力下降明显;一定范围内的激振力和振动能量,使拉伸平均载荷下降,提高了材料的塑性,增加了材料的伸长率。     

振动载荷频率对螺栓法兰连接结构松动行为仿真分析北大核心

为探究振动载荷频率对螺栓法兰连接结构松动行为的影响规律仿真分析,首先建立了带螺旋升角螺纹的螺栓法兰连接结构精细有限元模型,进行了全六面体网格划分,采用了施加力矩法施加初始预紧力,运用Yamamoto方法和Spowith方法验证了模型的有效性,然后进行了螺栓松动条件理论分析,最后进行了振动载荷下螺栓法兰连接结构松动行为仿真计算,基于螺栓预紧力变化和螺纹接触面、螺栓头接触面黏着-滑移接触状态变化情况分析了振动载荷频率对螺栓松动行为的影响规律。结果表明,存在一振动载荷频率临界值,使得螺栓松动最不容易发生;一定范围内,低振动载荷频率较高振动载荷频率振更容易引起螺栓松动;当达到一定值后,振动载荷频率将对螺栓松动影响较小。     

机床主轴系统的共振振型

机床主轴系统的固有频率,应处在机床上加工工件时不会发生共振的区域。 对于主运动为旋转运动的机床,工作主轴及其支承是最重要的系统,因为整个机床的质量和它有关。工作主轴直接地影响加工结果,切削时静载荷和动载荷作用于主轴系统,它们来源于传动装置和切削过程。除静态特性外,动态特性是机床主轴最重要的性能,过去在这方面所进行的许多科学研究工作主要着重于“主轴——支承”系统的固有频率,而且仅限于它的最低频率。     

液压激振打桩系统动态特性研究

由于偏心式液压振动打桩机存在结构复杂、参振质量大以及能源利用低的缺点,将液压激振技术应用于振动打桩中以解决上述问题。通过了解与分析现有液压激振器的结构、性能等特点,进行了新型液压激振器的总体结构设计;推导液压激振打桩系统运动过程的数学模型,并在AMESim平台中建立了液压激振打桩系统的仿真模型,研究了不同参数如泵排量、频率、管路长度等参数对液压激振打桩系统动态性能的影响。设计液压激振打桩系统的实验模型,采用理论模拟与实验相结合的办法,对比不同频率下实验位移曲线与仿真位移曲线,得出了与仿真结果大致相同的结论,而且也验证了液压激振打桩系统模型的正确性。     

振动时效消除大型机床床身残余应力的研究

使用有限元软件Ansys Workbench对机床床身进行模态分析,确定了激振频率、支撑点、激振点等工艺参数。对床身进行谐响应分析,得到床身在固定激振力作用下的动应力大小。结果显示,当激振力为40 kN时,床身产生的动应力符合振动时效要求。根据模态分析和谐响应分析得到的振动时效工艺参数,对机床床身进行振动时效试验。利用盲孔法对振动时效前后床身的残余应力进行测量,振动时效后床身的残余应力明显减小。     

振动时效法在薄壁铸件上的应用

介绍了振动时效法消除残余应力的机理以及在薄壁铸件上的应用。通过对振动时效工艺参数,包括激振点、支撑点、激振频率、激振力和激振时间等的分析,优化出了薄壁铸件的振动时效工艺。振动时效后薄壁铸件残余应力降低35％以上,应力分布得到了均化,同时与热时效相比,节约工艺成本70%以上,大大地缩短了处理时间。