高速精密数控冲床的振动研究

论文摘要

随着高速冲床转速的提高,产生的振动问题也愈加严重,对高速冲床的减振隔振研究就相当必要。通过对高速冲床惯性力引起的振动进行研究,提出解决冲床振动的方法。首先,建立了高速冲床工作机构的力学模型,进行理论运动学和动力学分析,从而求出滑块的运动曲线及等效惯性力曲线,为下面仿真分析做好基础。同时比较了平衡前后惯性力的大小,平衡后惯性力比平衡前有很大程度的降低。其次,基于ADAMS软件建立了高速冲床工作机构的虚拟样机模型,对其进行仿真分析,通过与理论分析对比,说明仿真的可行性。并对冲床的动平衡机构进行优化,优化后惯性力得到更好的平衡。再次,运用ANSYS软件建立了高速冲床曲轴、横梁、底座以及其组合机构的有限元模型,进行了自由模态和约束模态分析,提取了各阶模态频率和振型,并对其在各阶振型下的结构性能进行了分析,得出冲床的动态特性满足设计要求。最后,建立了高速冲床的振动力学模型,得出其动力学微分方程,运用MATLAB软件对其进行仿真,分析了各参数对冲床振动的影响。在此基础上,对隔振器的刚度和阻尼进行优化设计,得到了较合适的隔振器参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外高速冲床的发展概况
• 1.2.1 国外高速冲床发展概况
• 1.2.2 国内高速冲床发展概况
• 1.3 高速冲床的特点及发展趋势
• 1.3.1 高速冲床的特点
• 1.3.2 高速冲床的发展趋势
• 1.4 课题来源及研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 主要研究内容
• 2 高速冲床工作机构的运动学与动力学分析
• 2.1 高速冲床的工作结构
• 2.2 高速冲床工作机构的运动学分析
• 2.3 高速冲床工作机构的惯性力分析
• 2.3.1 结构模型简化
• 2.3.2 未平衡状态下机构惯性力
• 2.3.3 已有状态下机构的惯性力
• 2.4 高速冲床工作机构的力学分析
• 2.4.1 受力分析简图
• 2.4.2 各构件受力分析
• 2.5 本章小结
• 3 高速冲床工作机构的动态仿真分析及优化
• 3.1 ADAMS运动学和动力学分析
• 3.1.1 ADAMS运动学分析
• 3.1.2 ADAMS动力学分析
• 3.2 ADAMS优化分析
• 3.3 工作机构仿真分析
• 3.3.1 多刚体动力学建模
• 3.3.2 机构运动学和动力学仿真
• 3.4 动平衡机构优化
• 3.5 本章小结
• 4 高速冲床的模态分析
• 4.1 模态分析理论基础
• 4.2 有限元法基本理论
• 4.3 高速冲床关键结构件模态分析
• 4.3.1 曲轴的模态分析
• 4.3.2 横梁和底座的模态分析
• 4.3.3 组合机构的模态分析
• 4.4 本章小结
• 5 高速冲床隔振系统仿真与隔振参数优化
• 5.1 高速冲床隔振系统力学模型
• 5.2 高速冲床振动方程的建立与求解
• 5.3 高速冲床隔振系统仿真分析
• 5.3.1 MATLAB数值计算及优化设计
• 5.3.2 隔振系统仿真分析
• 5.4 高速冲床隔振系统参数优化
• 5.4.1 系统优化参数选取
• 5.4.2 优化结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录