机床固定结合面动态特性参数实验研究

论文摘要

论文基于国家重大科技专项“高档数控机床与基础制造装备”展开研究工作,以建立通用的结合面特性数据库,提高机床数字化动态设计精度为目的,对固定结合面的动态特性参数的识别进行了较为系统的研究。通过消除基础及其他部分影响,建立了固定结合面的测量模型,并通过选用模态仪器,在合理的激励方式下,建立了可实现多通道实时测量的测量平台,提高了结合面参数识别的精度。提出了实验装置的设计准则,在满足刚度、平稳性及通用性的前提下,设计了满足测量模型要求的实验装置,并对重要部件进行了有限元分析。通过分析固定结合面动态特性的主要影响因素,提取了固定结合面的特征参数并设计了实验方案。通过对数据采集前的模态分析软件设置过程、系统的振型判定以及matlab数据处理三个方面,详细讨论了结合面动态刚度和动态阻尼的参数识别过程,并在单位面积特征参数转换时对螺栓的影响进行了剔除。通过对所获得的大量试验数据整理分析,研究了结合面法向压强、表面粗糙度、材料及介质等因素对结合面动态刚度和动态阻尼的影响。应用实验获得的基础动态特性数据对滚动导轨测试平台中的固定结合面进行了有限元仿真分析,并通过力锤激励进行了模态试验,通过对比有限元分析结果和实验结果,证实了所获得数据的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 国内外关于结合面的研究概况
• 1.3.1 结合面基础理论研究概况
• 1.3.2 结合面的静态特性研究状况
• 1.3.3 结合面的动态特性研究进展
• 1.3.4 结合面特性参数应用研究概况
• 1.4 论文主要研究内容
• 2 固定结合面测量模型建立及装置设计
• 2.1 单自由度线性振动系统
• 2.2 测量模型
• 2.3 实验测量装置设计
• 2.3.1 设计准则及主要依据
• 2.3.2 装置设计
• 2.4 桥板刚度有限元验证
• 2.5 本章小结
• 3 测试系统的建立
• 3.1 模态测试系统的设备选择
• 3.1.1 激振系统
• 3.1.2 力和运动传感器
• 3.1.3 信号调理仪及数据采集器
• 3.2 激励信号的选择
• 3.3 测试平台的搭建
• 3.4 本章小结
• 4 实验方案设计与测量实例
• 4.1 实验方案设计
• 4.1.1 固定结合面动态特性影响因素
• 4.1.2 实验参数确定
• 4.2 实验实例
• 4.2.1 模态分析软件设置
• 4.2.2 软件参数识别及振型判别验证
• 4.2.3 MATLAB识别
• 4.2.4 螺栓对系统动态特性参数的影响
• 4.2.5 单位面积特征参数的转换
• 4.3 本章小结
• 5 实验结果分析及应用
• 5.1 实验结果整理与分析
• 5.1.1 结合面法向压强对结合面动态特性参数的影响
• 5.1.2 结合面介质对结合面动态特性参数的影响
• 5.1.3 结合面表面粗糙度对结合面动态特性参数的影响
• 5.1.4 结合面材质对结合面动态特性参数的影响
• 5.1.5 结合面切向法向动态特性参数比较
• 5.2 结合面基础动态特性参数的应用
• 5.2.1 单位面积数据应用方法
• 5.2.2 有限元分析与模态试验验证
• 5.3 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