韩会斌[1]2001年在《机床结合面阻尼系数识别研究》文中认为本文提出了一种新的基于试验模态分析、有限元分析及优化设计者叁种方法的结合面特性参数识别方法。该方法可适用于任何可以简化成弹簧、阻尼元件的系统中。提出了结合面处的动力学模型，根据这个动力学模型，以理论得到的位移值与试验得到的位移值误差和最小为目标构造了优化数学模型，根据这个数学模型编制了程序，可识别固定结合面上的阻尼系数。 本课题研究中使用的试验模型是机床试验模型样件，它由一大一小两个立柱和一个床身组成。大小立柱各通过均布的十个螺栓与床身连接起来。连接处的结合面特征是：刮研、接触斑点为24×24/cm~2；结合面介质：干表面（丙酮清洗）；结合面粗糙度：▽3.2。模型样件使用的材料为钢，各零件都是由焊接而成的。通过对机床试验模型样件所作的激振试验及模态分析，分别采用了脉冲激振、稳态正弦扫描、正弦激励方法。获得了试验模型的固有频率、振型数据和各测点的位移值。 对实验模型进行有限元建模分析，得到了理论振型、固有频率和与测点相对应的有限元节点的位移值，在参考北京工业大学林耀民的论文中识别出了刚度。然后以理论得到的位移值与试验得到的位移值误差和最小为目标编制的程序作阻尼参数识别。最终的结果是令人满意的。 在课题进行中考虑到了材料阻尼对位移值的影响，如果不考虑材料阻尼的影响，理论位移值与实验值的有些频率误差相对比较大，在发现这一问题后，就在模型中加入了材料阻尼，从而获得了较好的效果。
王松涛[2]2008年在《典型机械结合面动态特性及其应用研究》文中研究指明机械结合部作为机械系统中一种固有的结构形式,由于它在外加载荷的作用下表现出既有弹性又有阻尼的复杂动力学特性,对机械系统整体的动态性能产生显着的影响。以机床为例,有研究证实,机床结构中结合部的弹性和阻尼往往比结构本身的弹性和阻尼还大,所以结合部对机床的整体动态性能有着关键的影响。事实说明,在进行机械动态设计时,建立准确的机械结构动力学模型的关键在于能否获得合理的结合面动力学参数以及能否得到结合面本身的动态特性的作用机理和合理表征。所以,研究结合面的动态特性具有十分重要的意义。结合面的研究工作可分为宏观研究和微观研究两方面,宏观研究一般是用弹簧和阻尼器模型来表示结合面,建立起振动系统的总体模型。微观研究主要是通过结合面变形的物理机理和结合面内阻尼特性的实验和分析来得到结合面的特性。本课题是云南省应用基础研究计划项目“机械结合面动态特性理论及应用研究”的一部分。本文结合目前国内外研究现状,针对机械结构中结合面的特点,对典型的螺栓结合面动态特性进行研究。应用固定的12弹簧-阻尼模型对结合面进行建模,运用有限元分析与实验模态分析相结合的方法对结合部等效参数进行识别。通过研究不同表面粗糙度、不同结合面法向压力、不同结合面积的结合面动态特性,分析了表面粗糙度、法向压力和结合面积对结合面特性参数的影响。对比数据可知:随着结合面粗糙度的增大而减小。结合面刚度和阻尼随着结合面法向压力的增大而增大。随着结合面积的增大而增大,但是并不是严格的成正比增大。本文利用经典接触理论给出了单对微凸体接触时的法向刚度和切向刚度公式,从粗糙面间的微凸体接触来分析和解释外界条件对结合面刚度的影响。然后对结合面阻尼的产生机理做了详细的介绍和归纳,分析和解释了外界条件对结合面阻尼的影响。结合面特性研究的根本目的就是为了工程应用。本文利用叁维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS基于吉村允孝法对XK8150数控铣床中的实际结合面动态特性进行了研究,对比了在考虑结合面和不考虑结合面时XK8150的不同的模态振型。为进一步提高机械结构的计算机模拟的精度提供参考。
屈重年[3]2013年在《机床铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨关键技术研究》文中研究表明滑动结合面常常是机床整个刚度链中的最薄弱环节之一，因此导轨的力学特性直接影响机床整机的动态性能。课题组在结合面方面雄厚的研究基础上，在多孔介质已成功应用于自润滑轴承的启发下，创造性地提出采用铁基多孔含油金属材料为结合面材料研制铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨，并对其一些重要的性能进行了理论和实验研究。在以高档数控机床等基础装备和国民经济相关行业所需重大专用装备为重点的发展思路的大背景下，提出用新型功能材料来实现高刚度高阻尼的滑动导轨，对提高机床的加工精度、抑制机床振动与噪声、降低机床故障发生率和提高机床的工作效率等方面具有重要的意义。本文以机床动力学、接触力学、分形理论、渗流力学等相关知识为基础，从多孔含油金属材料固定结合面的基础研究开始，围绕着多孔金属材料内部润滑油的渗出机理，结合面间油膜的挤压特性，多孔含油材料结合面的建模及仿真，多孔含油材料固定结合面参数识别，铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨及其实验台的研制，铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨特性实验，滑块型滑动导轨的导向精度分析，滑动结合面对机床整机动态性能的影响等关键问题逐步展开研究。论文的主要内容包括以下几个方面：（1）通过对粗糙表面的数学分形描述、流体在多孔金属材料内部的流动分析、结合面狭缝间流体的特性、基于等效单自由度解耦的通用结合面单位面积参数识别等各方面总结与研究，为后续铁基多孔含油材料滑动导轨的研究及滑动导轨性能测试提供理论基础和实验研究手段。（2）采用分形理论和边界润滑的平均流动广义雷诺方程，推导了多孔含油材料结合面法向刚度和阻尼的分析模型。并通过模型对结合面固体接触刚度、液体接触刚度、结合面综合接触阻尼进行了定性仿真分析。分析结果显示，铁基多孔含油材料结合面能够较大幅度地提高结合面的刚度和阻尼特性。这为铁基多孔含油材料滑动导轨的研究提供了重要的理论依据和支撑。（3）通过基于等效单自由度解耦的通用结合面单位面积参数识别方法进行了铁基多孔含油材料固定结合面动态特性的实验研究。完成了固定结合面单位面积参数识别的实验装置设计和制造；开发并完善了基于Labview开发平台的正弦扫频激励的频响函数测量系统；利用此系统对铁基多孔含油材料固定结合面进行了前期实验研究，这也为铁基多孔含油材料滑动导轨的研究提供了重要的实验依据。（4）在前期的研究基础上，完成了铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨以及其实验台的设计和制造，并进行了所设计滑动导轨动、静状态下的刚度和阻尼参数识别实验，低速平稳性实验等关键性实验研究。这方面的研究使得铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨向实际应用又迈进了一步。（5）进行了铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的具体应用研究方面工作，给出了该类型导轨应用中的几种截面形状以及侧向间隙调整措施。并对滑块型滑动导轨的导向精度进行了建模与仿真分析，提出了滑块型滑动导轨与整体式滑动导轨相比，在导向精度方面的特点，并给出了滑块型动导轨滑块间距的一个确定原则。最后通过实例分析，表述了铁基多孔含油材料滑动导轨在提高机床整机动态性能方面的优势。论文整体从实际应用出发，开展铁基多孔含油金属材料滑块型滑动导轨的关键技术研究。在铁基多孔含油材料结合面的建模与分析、铁基多孔含油材料固定与滑动结合面参数识别，铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨的关键性实验、滑块型滑动导轨导向精度建模与分析等方面取得了阶段性成果。
李涛[4]2008年在《MB4250-高精度立式珩磨机床的动态特性分析》文中研究表明珩磨是对工件表面进行光整和精整的磨削加工方法,高精度珩磨具有安全、经济、可靠、耐用、高效等优点,被广泛地应用于加工汽缸套,油缸,活塞销孔,连杆孔、泵体缸孔、液压阀孔、轴承孔、轴瓦等。随着珩磨机床的加工精度越来越高,对其工作性能地要求也越来越高了,不仅需要机床具有良好的静态特性,而且要具有良好的动态特性。因此,对珩磨机床进行整机的静动态特性分析已成为设计的必要环节。本文阐述了国内外机械动态性能的发展状况,对机床的动态特性进行了研究。本文首先建立了机床结合部的等效动力学模型,分析了常用的结合面等效动力学参数的识别方法,提出利用吉村允孝法对实际结合面的动态特性进行研究,应用弹簧-阻尼单元对单位面积结合面进行动态建模,得出了机床单位面积结合面法向、切向动态特性参数。运用叁维建模软件Pro/E和有限元分析软件Ansys建立了珩磨机的有限元模型,先对机床的关键零部件进行了动态性能研究,在此基础上,考虑结合面的影响,对机床整机进行了静应力分析、模态分析和谐响应分析,分析了机床的主要薄弱环节并提出结构改进意见。提出了珩磨加工过程中,磨削液引起的杆建涡动及其产生的条件,同时模拟了珩磨过程中磨削液的运动情况,分析了磨削液的分布情况。研究了珩磨过程的热源模型,建立了珩磨工件的有限元模型,对工件进行瞬态多载荷步热分析,得到珩磨过程工件的温度场分布,同时比较了干磨和湿磨两种情况下的温度场分布。
董金城[5]2008年在《粉末冶金材料结合面特征参数识别与研究》文中研究说明数控机床是机械结构非常复杂、静动态性能要求很高的精密、高效、自动化、柔性化加工设备。其设计技术涉及许多学科领域,设计工作存在着许多工程实际困难,尤其是机床零部件结合面刚度、阻尼等参数难以精确确定,刚度模型难以准确反映实际状况,精确的整机数学模型求解工作量十分巨大,致使目前在全世界范围内尚未找到令人满意的现代化数控机床整机结构快速优化设计系统。因此,在下列研究领域取得突破性进展将对我国制造业的发展产生深远的影响。(1)准确地测定结合面的刚度和阻尼系数;(2)研究获得高刚度和阻尼结合面的设计方法;(3)在考虑结合面接触状态的情况下建立准确的有限元分析模型。在以往的结合面特征参数测试工作中发现,结合面中加润滑油类介质,测得结合面单位面积刚度提高一倍以上,单位面积阻尼提高一个数量级。关键是解决实际结构工作中给结合面充油的问题。对于粉末冶金多孔含油材料,在工作过程中油脂类介质会从孔隙中渗出,布满工作表面;停止工作时,油脂类介质又重缩回到多孔基体中储存起来,其流失量一般甚少,因此工作过程中无需补充油脂,仍能正常工作。经过长时间的探索,获得了采用粉末冶金多孔含油阻尼材料这一构思,可使结合面处于长期充油的工作状态。此外,多孔含油阻尼材料本身具有较大的损耗因子,可进一步提高多孔含油阻尼材料结合面的刚度和阻尼系数。本文即是以铁基粉末冶金多孔材料制作试验装置的结合面,建立试验系统的单自由度解耦模型,进行结合面在有油介质和适度去油介质情况下刚度和阻尼系数的试验识别,得到科学的、量化的试验数据,研究获得高刚度、大阻尼结合面的方法,为设计现代高抗振性的机械设备提供理论依据。
杨托[6]2008年在《机床结构动力学建模技术的研究及在MGK7350平面磨床有限元分析中的应用》文中研究说明现代机床向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展,对机床动态特性的要求越来越高。机床结构的动力学模型,是进行机床结构动态分析和动态设计的基础。而建立机床结构精确的动力学有限元模型的关键是对机床机构中结合面的动力学描述。研究工作结合杭州机床集团生产的MGK7350数控高精度卧轴圆台平面磨床展开。本文对机床结合面特性进行了研究,重点分析了基于结合面参数的动力学模型修正法—优化参数法,就该方法,提出了边界条件转换的技术手段,避免了为模拟大质量结构自由状态所带来的不便。同时指出优化识别过程中,考虑振型对应的重要性。用该优化参数法对MGK7350平面磨床的结合面刚度参数和阻尼参数进行了识别。然后,应用大型有限元软件ANSYS,将结合面作为独立的因素参与整机的有限元建模。建模过程中,还对叁维实体单元的使用及机床的网格划分进行了分析和讨论。最后,对该磨床进行了有限元模态分析及试验模态分析,通过对比,认为该整机有限元模型有较好的仿真精度,具有一定的工程应用价值。
王泽林[7]2011年在《机床滑动结合面特征参数识别分析与研究》文中提出高速、精密、复合、智能和绿色是现代数控机床技术发展的总趋势,精密加工技术的加工精度已从原来的丝级提升到目前的微米级,提高机床加工的几何精度,降低形位误差等指标在机床技术的研究中越来越重要,而机床主结构系统的动、静态品质往往是影响其性能的关键因素。有研究证实,机床结构中结合面的弹性和阻尼往往比结构本身的弹性和阻尼还大,结合面对机床的整体动态性能有着关键的影响,如何获得准确的结合面动态特性数据一直受到机械制造及结构动力学领域学者的高度重视。所以,研究结合面的动态特性具有十分重要的意义。本课题是国家重大专项“机床结合面特性数据库及整机静、动态精度数字化设计系统”的一部分。以四川长征机床厂的大型龙门铣床Y向滑动导轨为背景,对机床滑动导轨结合面静、动态特性进行了研究。设计了一套用于测试滑动状态结合面动态特性的实验装置和测试系统,可以变化载荷、相对移动速度等条件对机床滑动导轨进行结合面特征参数的识别分析和实验研究。实验采用分时快速稳态正弦扫频激振方法,激振功率大并且能量集中,激励响应选用稳态数据,具有较高信噪比和频率分辨率,且整周期采样,测试结果精度较高。实验数据采用了一种单位面积结合面基础特征参数的处理方法,此方法以相对位移法为基础,将复杂的多自由度系统模型等效为简单的单自由度系统,消除了基础振动位移的影响,识别精度高。通过实验给出了滑动导轨结合面在几种工程实际条件下的单位面积特征参数。分析和解释了外界条件对结合面刚度、阻尼参数的影响,为研究获得高刚度、大阻尼结合面的方法提供理论参考。
石前列[8]2012年在《落地镗铣床结合面参数识别与整机动态性能分析与研究》文中研究说明制造业的迅猛发展,给机床提出了更高的要求。现代机床设计改变了原来以机床静态性能设计为主的思路,而是更加注重机床的动态性能设计。经研究发现,机床各结合部的动态性能对机床结构的动态性能具有重要影响,结合部属于“柔性结合”,在相互运动中既储存能量,又消耗能量,表现为既有弹性也有阻尼。综合前人的研究成果,结合部的模态参数采用实验模态分析的方法获得,利用激振器对机床各结合部进行激振,安装在机床上的加速度传感器拾取振动信号。将采集到的振动信号导入LabVIEW编写的模态辨识程序,识别出结合部的固有频率和振型参数,利用有限元参数优化识别方法识别出结合部的刚度和阻尼。本文利用ANSYS建立TX6916镗铣床的有限元模型,利用COMBIN14单元模拟结合部的刚度和阻尼,根据识别出的各结合部刚度值、阻尼值、COMBIN14单元数量、COMBIN14单元串并联关系设置COMBIN14单元参数。经模态分析得出了理论模型的各阶固有频率和振型,分析各阶振型在X、Y、Z叁个方向参与系数得出了镗铣床的主要振型,通过模态分析结果得出镗铣床的薄弱环节,给出了相应的改进意见。为验证有限元模型的正确性,对镗铣床整机进行模态实验,得到了整机的固有频率和振型。将实验结果与理论分析结果相比较,验证了有限元模型的有效性。为机床的设计改进工作提供了基础。
张威[9]2006年在《数控机床结合面参数实验识别及其主结构动态优化》文中认为数控技术是先进制造技术的重要核心之一,关系到国家工业战略地位和综合国力水平。目前世界发达国家数控产业发展的主要方向之一是数控设备的高速、高效化。对这种产品,主结构系统的静动态品质是影响产品性能的关键因素,这就要求建立准确的有限元模型。本文就如何实现数控机床主结构快速建立有限元模型及优化设计等问题进行了相应的研究。提出了一种测试结合面实际接触状态的方法,此方法以相对位移位基础,将模型简化为单自由度系统,消除了基础振动位移的影响,识别精度高。通过实验手段给出了几种工程实际条件下的结合面的相对接触比。并提出一种利用实验识别参数应用ANSYS自定义单元处理结合面的方法。在本文中提出了基于单元格能量的分析方法,这种方法基于灵敏度方法,它提出了薄弱机构的能量标准.在现有的分析方法中,直接的灵敏度计算方法忽略的了这一点而且结构优化采用识别物理参数识别的方法。这种方法的计算效率优于直接的灵敏度方法,而且它能保持整个结构的约束条件不改变,这一点是非常的令人满意的。将实验识别出的结合面基础特性数据和基于单元格能量的方法应用在有限元结构分析计算中。以压片机机架模型为对象进行计算,对结构进行整体受力与振动的计算。
王维友[10]2010年在《机床滑动导轨结合面动态特性参数识别试验研究》文中研究表明高档数控机床是一个国家制造业现代化的基础。建立准确的机床整机动力学模型是提高我国高档数控机床数字化设计水平的一个重要因素。结合面是机床动力学建模的一个重要组成部分,有研究显示机床结构中结合面的柔度和阻尼占其自身柔度和阻尼的50%以上。本文针对滑动结合面动态特性参数识别进行相关研究,为滑动结合面建模提供特性参数数据。本文分析了影响滑动导轨动态性能的主要因素,确定了试验研究内容和方法。采用弹簧阻尼单元模拟滑动结合面的动力特性,对滑块进行动力学分析,建立了基于消除基础位移的等效单自由度识别模型。给出了单位面积滑动结合面动态特性参数识别方法,并提出了识别结果检验方法。基于等效单自由度识别模型,设计试验方案,研制出相关试验装置,搭建了试验测试平台。针对试验中对滑块动刚度的要求,提出了相对动柔度系数概念及其计算方法,并以滑块上表面变形与结合面变形的相对动柔度系数最小为优化目标,对滑块进行动力学优化设计。介绍了等效单自由度法识别滑动结合面动态特性参数的基本步骤,通过模态试验识别出典型滑动结合面单位面积等效动力学特性参数,对识别出的数据进行分析,总结出面压、介质以及结合面相对运动速度等因素对滑动结合面单位面积动刚度和阻尼的影响规律,并从微观接触上分析形成这些影响规律的原因。
参考文献：
[1]. 机床结合面阻尼系数识别研究[D]. 韩会斌. 北京工业大学. 2001
[2]. 典型机械结合面动态特性及其应用研究[D]. 王松涛. 昆明理工大学. 2008
[3]. 机床铁基多孔含油材料滑块型滑动导轨关键技术研究[D]. 屈重年. 北京工业大学. 2013
[4]. MB4250-高精度立式珩磨机床的动态特性分析[D]. 李涛. 上海交通大学. 2008
[5]. 粉末冶金材料结合面特征参数识别与研究[D]. 董金城. 北京工业大学. 2008
[6]. 机床结构动力学建模技术的研究及在MGK7350平面磨床有限元分析中的应用[D]. 杨托. 浙江工业大学. 2008
[7]. 机床滑动结合面特征参数识别分析与研究[D]. 王泽林. 北京工业大学. 2011
[8]. 落地镗铣床结合面参数识别与整机动态性能分析与研究[D]. 石前列. 西南交通大学. 2012
[9]. 数控机床结合面参数实验识别及其主结构动态优化[D]. 张威. 北京工业大学. 2006
[10]. 机床滑动导轨结合面动态特性参数识别试验研究[D]. 王维友. 南京理工大学. 2010
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