机床滑动导轨结合面动态特性参数识别试验研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及课题来源
• 1.2 结合面动态特性参数研究状况
• 1.2.1 结合面动刚度与阻尼机理研究
• 1.2.2 结合面建模及其动力学参数识别研究
• 1.2.3 结合面应用技术研究概况
• 1.3 本文研究内容与意义
• 2 滑动结合面及其动态特性影响因素
• 2.1 滑动导轨概述
• 2.2 滑动结合面动态特性影响因素分类
• 2.3 滑动结合面动态特性试验研究的内容
• 2.4 本章小结
• 3 滑动结合面动态特性参数识别模型
• 3.1 试验模态分析技术
• 3.2 滑动结合面动态特性参数试验获取的理论模型
• 3.2.1 单自由度系统的参数识别
• 3.2.2 滑动结合面等效动力学特性参数识别模型
• 3.3 本章小结
• 4 滑动结合面特性识别测试系统及装置研制
• 4.1 滑动结合面动态特性试验测试系统设计
• 4.1.1 试验测试系统总体设计
• 4.1.2 测试系统各单元选用
• 4.2 试验装置设计
• 4.2.1 试验装置总体设计
• 4.2.2 试验装置结构主要部件及结构设计
• 4.2.3 滑块连接部分设计
• 4.2.4 驱动电机的选择
• 4.3 试验装置及测试系统
• 4.4 本章小结
• 5 滑动结合面动态特性试验及结果分析
• 5.1 试验步骤
• 5.2 试验结果
• 5.3 滑动结合面法向动刚度
• 5.3.1 面压对滑动结合法向动刚度的影响
• 5.3.2 速度对滑动结合面法向动刚度的影响
• 5.3.3 介质对滑动结合面法向动刚度的影响
• 5.3.4 滑动结合面法向动刚度影响因素小结
• 5.4 滑动结合面法向阻尼
• 5.4.1 面压对滑动结合法向阻尼的影响
• 5.4.2 速度对滑动结合面法向阻尼的影响
• 5.4.3 介质对滑动结合面法向阻尼的影响
• 5.4.4 滑动结合面法向阻尼影响因素总结
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 全文结论
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录