本文關鍵詞：基于DCG的數(shù)控機床進給裝置及其動態(tài)性能研究

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【摘要】：高速機床不僅需要高的主軸轉速,還需要高的進給速度,才能顯著的提高加工效率。高速進給裝置作為高速數(shù)控機床的重要組成部分,其動態(tài)特性對機床的效率、加工精度和穩(wěn)定性具有重要影響。本文根據(jù)重心驅動原理,對DVG850高速加工中心的十字滑臺驅動裝置進行優(yōu)化設計,先后采用了有限元法、虛擬樣機運動仿真技術和動態(tài)測試三種方法對單滾珠絲杠副驅動進給裝置(單驅)、雙滾珠絲杠副驅動進給裝置(雙驅)進行了對比研究。主要內(nèi)容如下:(1)根據(jù)結構振動方程建立了重心驅動(DCG)進給裝置工作臺的動力學模型,從而求得模型響應的表達式。由表達式分析了進給裝置驅動力作用位置與工作臺振動變形間的關系;(2)根據(jù)設計指標,為設計模型選擇了驅動部件的型號,并利用三維設計軟件Pro/E進行了相關建模。進而,完成了基于重心驅動原理改進進給裝置后的數(shù)控機床三維模型。對雙驅驅動的滑臺(X滑臺)進行結構優(yōu)化,進一步提升進給裝置的動態(tài)性能;(3)利用ANSYS/Workbench軟件對簡化后的單驅、雙驅進給裝置模型進行模態(tài)分析和諧響應分析。求得模型的理論模態(tài)和正弦干擾力作用下的工作臺表面某點的幅值響應,獲得了不同設計參數(shù)條件下的振動特性;(4)根據(jù)多體系統(tǒng)運動學理論,利用ADAMS和ANSYS建立了進給裝置的多剛體和剛柔耦合運動仿真分析模型。分別完成了單驅模型和雙驅模型的運動仿真分析。獲得了相同運動規(guī)律條件下,兩者的驅動力矩變化規(guī)律和進給裝置中工作臺的振動情況。(5)根據(jù)試驗模態(tài)原理,利用單點拾振法(MISO)進行了錘擊測振模態(tài)試驗。在驅試驗平臺上,分別測試了單驅、雙驅工作臺的低階頻率及其對應的振型。利用單向加速度傳感器測試了高速運動情況下,與進給裝置運動方向垂直方向上的振動。印證了有限元模態(tài)分析和ADAMS運動仿真分析結果中的變化規(guī)律。
【關鍵詞】：進給裝置 重心驅動 有限元 運動仿真 動態(tài)測試
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外的研究概況11-14
• 1.2.1 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢11-13
• 1.2.2 動態(tài)特性研究內(nèi)容和方法13-14
• 1.3 研究技術方案14-16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容16-18
• 2 重心驅動動力學模型及有限元分析基礎18-26
• 2.1 重心驅動理論的提出18-20
• 2.2 重心驅動的動力學模型20-22
• 2.3 有限元分析基礎22-24
• 2.3.1 連續(xù)體離散化22
• 2.3.2 動力學問題單元分析22-24
• 2.3.3 整體結構的動力學有限元運動方程24
• 2.4 本章小結24-26
• 3 基于DCG的數(shù)控機床模型設計及優(yōu)化26-38
• 3.1 關鍵零部件的設計計算26-30
• 3.1.1 滾珠絲杠幅的選型26-29
• 3.1.2 伺服電機的選型29-30
• 3.2 建立數(shù)控機床的Pro/e模型30-31
• 3.3 X軸滑臺的優(yōu)化31-37
• 3.3.1 結構優(yōu)化設計的數(shù)學模型31-33
• 3.3.2 利用ANSYS/Workbench結構優(yōu)化的過程33
• 3.3.3 X軸滑臺的結構優(yōu)化分析33-37
• 3.4 建立進給裝置機械結構三維分析模型37
• 3.5 本章小結37-38
• 4 基于ANSYS的進給裝置有限元分析38-52
• 4.1 ANSYS軟件及分析過程介紹38
• 4.2 確立ANSYS分析模型38-42
• 4.2.1 模型幾何尺寸參數(shù)確定39-40
• 4.2.2 模型物理參數(shù)確定40
• 4.2.3 模型零件結合部參數(shù)確定40-42
• 4.3 基于ANSYS/Workbench的進給系統(tǒng)的動力學分析42-50
• 4.3.1 分析模型的建立42-44
• 4.3.2 模型的模態(tài)分析44-48
• 4.3.3 模型的諧響應分析48-50
• 4.4 本章小結50-52
• 5 基于ADAMS的進給裝置動力學分析52-62
• 5.1 多體動力學分析和ADAMS概述52
• 5.2 利用ADAMS多體動力學分析方法52-55
• 5.2.1 多剛體運動學分析原理52-54
• 5.2.2 多柔體運動學分析54-55
• 5.3 基于ADAMS多體動力學仿真分析模型55
• 5.4 進給系統(tǒng)運動仿真分析55-61
• 5.4.1 進給系統(tǒng)多剛體模型的模型運動仿真分析55-58
• 5.4.2 進給系統(tǒng)的剛柔耦合運動仿真分析58-61
• 5.5 本章小結61-62
• 6 進給系統(tǒng)試驗分析62-80
• 6.1 試驗模態(tài)分析的概述62
• 6.2 試驗模態(tài)分析理論62-66
• 6.2.1 坐標變換62-63
• 6.2.2 頻響函數(shù)63-65
• 6.2.3 頻響函數(shù)與模態(tài)參數(shù)關系65-66
• 6.3 試驗模態(tài)分析技術66-69
• 6.3.1 激振系統(tǒng)66-68
• 6.3.2 測量系統(tǒng)68
• 6.3.3 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)68-69
• 6.4 進給裝置工作臺試驗測試69-78
• 6.4.1 模態(tài)試驗69-75
• 6.4.2 測振試驗75-78
• 6.5 本章小結78-80
• 7 總結與展望80-82
• 7.1 全文總結80-81
• 7.2 展望81-82
• 致謝82-84
• 參考文獻84-88
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄88-89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 秦杰;周福庚;;不同約束條件下的變速器箱體振動模態(tài)試驗分析[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2009年S1期

2 葉獻彬;張東升;馮斌;;基于ADAMS與MATLAB的數(shù)控機床伺服進給驅動系統(tǒng)聯(lián)合仿真[J];機床與液壓;2013年15期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周勇;高速進給驅動系統(tǒng)動態(tài)特性分析及其運動控制研究[D];華中科技大學;2008年

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本文編號：849836