高速加工是制造業(yè)發(fā)展的趨勢,隨機床加工向高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工精度發(fā)展,對數(shù)控機床動態(tài)性能的要求正逐步提高;為研究數(shù)控機床的動態(tài)特性,要對機床進(jìn)行動力學(xué)建模。機床結(jié)合部特性是影響機床動態(tài)特性的關(guān)鍵因素,而結(jié)合部建模又是機床動力學(xué)建模的難點。直線滾動導(dǎo)軌副是數(shù)控機床上典型的可動結(jié)合部,對機床動態(tài)特性影響很大,本文針對直線滾動導(dǎo)軌副結(jié)合部進(jìn)行了研究。 基于有限元理論,為導(dǎo)軌副結(jié)合部建立了8節(jié)點六面體單元模型。根據(jù)節(jié)點受力與其位移之間的關(guān)系,推導(dǎo)了結(jié)合部單元剛度矩陣。根據(jù)結(jié)合部的對稱特性,對結(jié)合部單元剛度矩陣進(jìn)行了簡化,得到結(jié)合部單元剛度矩陣元素中含有15個獨立變量的結(jié)論,將這15個變量作為待識別的結(jié)合部動力學(xué)模型參數(shù)。 用MATLAB軟件為HJG-D-A25×880型直線滾動導(dǎo)軌建立了含結(jié)合部單元的動力學(xué)模型,以模型的前四階特征值為優(yōu)化目標(biāo),采用優(yōu)化算法對結(jié)合部參數(shù)進(jìn)行識別。根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的特點,優(yōu)化采用了遺傳算法。 利用LMS公司的CADA-X實驗?zāi)B(tài)分析系統(tǒng),對HJG-D-A25×880型直線滾動導(dǎo)軌進(jìn)行了激振實驗,通過模態(tài)分析得到其前四階固有頻率及其對應(yīng)的振型,將前四階固有頻率引入優(yōu)化算法中實現(xiàn)了對結(jié)合部參數(shù)的優(yōu)化識別。利用實驗室在有限元軟件MSC.Patran中開發(fā)的結(jié)合部單元建模模塊,將識別結(jié)果代入導(dǎo)軌副有限元模型中,對導(dǎo)軌副進(jìn)行了有限元模態(tài)分析,分析結(jié)果與模態(tài)試驗結(jié)果比較吻合,比較的結(jié)果為驗證結(jié)合部單元模型及其參數(shù)識別方法的有效性提供了依據(jù)。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TH113
【部分圖文】：

8圖1.1 直線滾動導(dǎo)軌副直線滾動導(dǎo)軌副一般由導(dǎo)軌、滑塊、滾動體等組成,如圖1.1所示，它以滑塊和導(dǎo)軌間的鋼球滾動來代替直接的滑動接觸,當(dāng)鋼球在溝槽內(nèi)滾動時,通過反向器和滑塊本身的循環(huán)孔,回到另一端,實現(xiàn)無限循環(huán)[32]。鋼球由稱為保持器的定位鋼絲或頂板來定位,即使滑塊脫離軌道,鋼球也不容易落下。滾動溝槽的形狀,一般可分為單圓弧溝槽、雙圓弧溝槽和類雙圓弧溝槽三種類型，反向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效的防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。由于滾動導(dǎo)軌具有上述結(jié)構(gòu)，它和滑動導(dǎo)軌相比，具有下述卓越的特點和優(yōu)良的使用性能。(1)摩擦阻力小直線滾動導(dǎo)軌副在摩擦特性方面具有突出的優(yōu)點，其摩擦阻力比滑動導(dǎo)軌小得多，一般摩擦系數(shù) μ =0.002~0.004，為滑動導(dǎo)軌的1/50左右，起動摩擦和動摩擦接近相等。在速度變化時 μ 值穩(wěn)定

2 含結(jié)合部單元的導(dǎo)軌副動力學(xué)建模引言直線滾動導(dǎo)軌副的可動結(jié)合部進(jìn)行動力學(xué)建模，目前最常見的方法是系列孤立的粘彈性單元來模擬導(dǎo)軌與滑塊的連接，即用彈簧—阻尼器與滑塊結(jié)合部的動態(tài)特性[35]，不同模型的彈簧—阻尼器單元數(shù)量也不1 所示。該方法簡單，實用，已被眾多研究者和工程師所采納。但這種缺陷:

通過實際測量發(fā)現(xiàn)，滑塊和導(dǎo)軌材料的剛性要遠(yuǎn)大于二者之間的結(jié)合部的剛性，故在承受載荷時，對滑塊或?qū)к墎碚f，其自身的變形量要遠(yuǎn)小于滑塊與導(dǎo)軌間的相對位移量。假設(shè)滑塊在沿導(dǎo)軌滑動方向上被固定，即滑塊沿導(dǎo)軌滑動方向上無宏觀移動，則滑塊處于以下五種受力狀態(tài)，如圖 2.2 所示：
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 徐鵬;王年;張帥;;基于ANSYS的直線滾動導(dǎo)軌模態(tài)分析[J];煤礦機械;2011年07期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 高林林;數(shù)控機床主軸軸承結(jié)合部靜動特性研究[D];吉林大學(xué);2011年

2 孫謙;彈性約束優(yōu)化方法研究及床鞍單元化結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];大連理工大學(xué);2012年

3 朱睿;滾動直線導(dǎo)軌可動結(jié)合部動力學(xué)建模及參數(shù)識別方法研究[D];華中科技大學(xué);2012年

本文編號：2887976