基于模态柔度和能量分布的机床动态优化设计

使机床切削点动柔度最大值在整个工作频率范围内最小,是机床实现无颤振稳定切削和高精度切削加工的要求,也是对其进行动态优化设计所应达到的目标。基于模态柔度和能量分布的机床结构动态优化设计原理,实现了一种以降低切削点交叉动柔度值为目标的优化方法。该方法利用切削点交叉动柔度与模态柔度的关系,首先寻找薄弱模态,再分析薄弱模态上各部件和环节的能量分布,确定该模态上的薄弱环节,然后在一定的约束条件下,改进这些环节的设计参数,从而实现优化目标。以某型万能工具铣床为例,在整机建模分析计算的基础上,阐述了该优化方法的具体应用。通过模态柔度和能量分布计算,判明该机床的薄弱环节是横梁-水平主轴体系统,针对薄弱环节设计参数的改进实现其质量和刚度的优化,优化后的静柔度和模态柔度都有较大的降低,而固有频率则相应提高,切削点动柔度的最大值降低近18%。并在此基础上进行结构改进设计,改进前后机床的谐响应分析和切削试验对比结果表明优化方法有效地改善了机床的动态性能,再生颤振稳定性得到大幅提高。     

滑动结合面动态特性测试系统设计

以机床矩形滑动导轨为背景,基于单位面积垫块的结合面基础特性数据识别方法以及等效单自由度系统理论,设计了一套用于测试滑动状态结合面动态特性参数的机械装置和数据采集分析系统。运用Labview软件结合等效单自由度系统理论以及振动测试工具对机械装置进行扫频振动测试以获得结合面的单位面积刚度和阻尼。实验装置能够调节运动速度、结合面压力和接触材料以及润滑条件,测试滑动结合面在不同情况下的动态特性参数,获得完整的滑动结合面力学特性数据,为建立完整、实用的结合面特征参数库打下良好基础。     

控制管道振动用耦合阻尼器的动柔度优化设计方法

提出了一种新型耦合阻尼器，可以有效抑制管道内因流体扰动所引起的管壁振动，以及与管道中高阶声模态耦合所产生的声辐射。由动柔度分析优化阻尼器参数，可使共振幅值下降１１ｄＢ，并试验证实了理论分析的正确性。     

外圆磨床砂轮架部件优化设计

针对砂轮架部件对磨床在切削时动柔度的影响,用模态分析与优化方法对砂轮架部件的相关参数进行优化设计,通过改善砂轮架部件的参数,以获得较好的切削性能.     

机床结合面动态特性研究

以机床结构为例，提出机械结合面动态特性计算机模拟分析方法，计算了平面结合、圆柱结合及螺栓结合在不同结合条件下的动态特性参数，并应用于单柱立车的动态分析和结构改进，取得明显效果。     

机床主轴系统的动态优化设计

以降低主轴前端动柔度值为优化目标,综合利用传递矩阵法和子结构的概念,寻找薄弱模态和计算其能量分布率,并编制了相应的计算机程序,使调参能方便地在微机上进行。优化后的主轴结构可以提高机床的切削稳定性,完全能够满足工程应用的需要。     

机床主轴部件动态性能优化设计灵敏度分析法软件

本文论述利用模态柔度均衡优化准则,以设计灵敏度分析法为基础所建立的机床主轴部件动态性能优化设计新软件。     

6-SPS型并联机床基于动态特性的优化设计

为了从设计着手改善6-SPS型并联机床的动力学特性，依据所建立的该娄并联机床XNZ63的结构动力学模型，求解并分析了其动态特性。讨论了材料参数和截面参数等参数的变化对XNZ63的动态特性的影响规律，并据此对这些参数进行了优化设计。仿真实验结果表明，经过优化设计，XNZ63的动态特性得到了明显改善，为6-SPS型并联机床的优化设计提供了理论依据和方法。     

机床的动态优化设计

1机床动态优化设计的现状关于机床动态性能的优化设计的研究,已有40多年的历史,国内外许多学者为此作了大量的基础性研究,开发研制了一批具有实用价值的理论、方法、测试手段和分析软件等,不仅使动态性能研究达到了很高的学术水平,也进行了大量实践应用研究,在高端数控机床的研发中,起到了很明显的作用.实践证明,在高端数控机床的研发中,动态优化设计是不可或缺的重要手段.但目前在国内实际机床研发中,还较少有意识地将已设计的工程方案进行动态优化,其主要原因有以下几方面:     

基于动态啮合刚度的变速箱动态响应特性研究

针对汽车变速箱日益提高的NVH（噪声、振动、声振粗糙度）性能要求问题,探究了变速箱内部激励下的动态响应特性。以齿轮副传递误差作为输入条件,在齿轮副受力分析基础上采用动柔度法求解动态啮合刚度,结合传递误差和动态啮合刚度输出齿轮副动态啮合力,利用主坐标变换对齿轮传动系统动力学方程进行解耦,求解轴承处动态响应。分析了某款变速箱输出级以动态啮合刚度计算下的轴承处动态响应,并与振动响应测试结果进行对比。结果表明,以动态啮合刚度计算的轴承处动态响应结果与试验测量结果整体误差控制在3μm以内,两者一致性较好。验证了以动态啮合刚度分析变速箱动态响应的可靠性,为变速箱的设计提供了理论依据。     

连杆杆身可靠性优化设计

连杆的主要破坏形式是疲劳破坏。根据结构可靠性的基本原理,建立了连杆疲劳强度可靠性的计算模型,并结合某副连杆的具体实例,利用Matlab优化工具箱对连杆杆身进行可靠性优化设计并给出定量描述。机械零件的研究设计和进一步改进设计提供参考。     

装载机工作装置优化设计及多体系统动力学仿真

装载机工作装置的力学分析通常采用静态分析法,且分析焦点往往是六杆机构。笔者针对综合性能更具优势的八杆机构装载装置进行优化设计,继而根据优化数据建立装载机工作装置的多体动力学模型,较准确地分析了装载机工作装置的诸多性能指标,其结论验证了优化设计结果。     

弹性滑键变速器中弹性滑键参数的优化设计

通过对一种新型的弹性滑键变速器变速换挡机构工作原理和工作情况的分析,推导了弹性滑键换挡力的计算公式及滑键不自锁的条件,提出了弹性滑键强度计算和失稳计算的公式,建立了弹性滑键参数优化设计数学模型,通过实例进行了优化计算,并同常规设计结果进行了比较。     

矿用重型板式给料机的优化设计

简述了重型板式给料机的工作原理、结构组成及特点,通过相关理论计算,对重型板式给料机的参数、结构等进行了低功耗、长寿命优化。     

DVD光学头性能参数测试与评价仪的设计研究

文中阐述了研制DVD光学头性能参数测试与评价仪的意义，总体构成和各组成模块的功能，并从参数分类，软硬件体系结构设计，评价体系建立等方面作了进一步的说明。     

某型雷达举升装置优化设计的研究

为了提高某型雷达举升装置的机动性,运用ANSYS有限元软件,采用一阶优化方法对其进行了重量优化分析.运用参数化建模方法,介绍了建模过程以及优化计算的定义,给出了三种工况下的优化结果,最后对优化结果进行了验算.理论计算表明:对于该举升装置,有限元一阶优化是一种切实可行的优化方法.为该装置的改进提供了理论依据.     

单向阀密封性能测试装置的设计

单向阀应用广泛,其密封性能是反映性能优劣的重要指标之一。在批量化的生产制造过程中,如何更快速准确地对单向阀的密封性能进行判定,是非常有必要的。该文介绍了一种 “座—球—簧”结构的单向阀密封性能测试装置。在保证测试结果准确的同时,提高测试的效率。     

On the improvement design of dynamic characteristics for the roller follower of a variable-speed plate cam mechanism

Without modifying the cam contour, a cam mechanism with a variable input speed trajectory offers an alternative solution to flexibly achieve kinematic and dynamic characteristics, and then decrease the follower’s residual vibration. Firstly, the speed trajectory of cam is derived by employing Bezier curve, and motion continuity conditions are investigated. Then the motion characteristics between the plate cam and its roller follower are derived. To analyze the residual vibration, a single degree of freedom dynamic model of the elastic cam-follower system is introduced. Based on the motion equation derived from the dynamic model, the residual vibration of the follower is yielded. The design procedure to improve the kinematic and dynamic motion characteristics is presented and two design examples with discussions are provided. Finally, the simulations of the kinematic and dynamic models by ADAMS are carried out and verified that the design models as well as the performances of the mechanism are feasible.     

Robust design of multiple dynamic quality characteristics

The Taguchi method is a useful technique to improve the performance of products or processes at a lower cost and in less time. The traditional Taguchi method focused on a single characteristic to optimize the parameter conditions. In practice, most products and processes have more than one quality characteristic. Several approaches dealing with multiple static quality characteristic problems have been reported. However, little attention has been focused on optimizing the multiple dynamic quality characteristics. This research presents an approach to optimizing multiple dynamic problems based on quality loss. The objective is to minimize the total average quality loss for the multiple dynamic quality characteristics experiment.     

Analysis of dynamic characteristics of structural joints using stiffness influence coefficients

This paper proposes a new modeling method for joints in mechanical structures in order to reduce the errors in eigenvalue analysis due to joint modeling. The new modeling method uses both a stiffness influence method and a condensation method to obtain the dynamic characteristic matrix of the joint region. It also employs the displacement and reaction of finely modeled finite element analysis in the calculation of stiffness influence coefficients. In order to check the validity of the proposed method, natural frequencies and mode shapes of a simple structure with a bolted joint are investigated by the proposed method and by experiments. The eigenvalue analysis using the proposed method shows more accurate results than that using rigid joints modeling, when the natural frequencies are compared with the experimental results. In addition, the differences between the natural frequencies obtained by the proposed method and those by the rigid joints modeling are notable in the modes where the joint has elastic deformation.