基于模态分析原理的机床动态研究.pdf

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1、设计与研究脚andR嗍呦基于模态分析原理的机床动态研究孙椰望①罗扉②杨秋娟⑧(①北京理工大学机械与车辆学院，北京100081；②洛阳理工学院22程训练中心，河南洛阳471023；③总装备部工程设计研究总院，北京100028)摘要：针对机床多自由度系统的有限元动态分析适用度与机床动态性能研究的问题。采用实验模态分析和有限元分析(FEM)两种方法对车铣复合加工机床样机的振动特性进行了分析，并进一步采用动态响应分析方法分析了机床振动情况对运行情况的影响。分析结果表明FEM能够在一定程度上有效评估机床样机的结构设计的薄弱环节，并为机

2、床结构优化设计奠定理论基础。同时，机床主轴运行速度对于机床振动的影响为机床动态研究提供了指导。关键词：机床；模态分析；实验研究；快速傅里叶变换中图分类号：TG502．14文献标识码：AThedynamicstudyonthemachinetoolbasedonthemodalanalysisSUNYewang①。LUOFei②，YANGQiujuan③((亘)SchoolofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，CHN；②Engine

3、eringTrainingCenter，LuoyangInstituteofScienceandTechnology，Luoyang471023，CHN；③CenterforEngineeringDesignandResearch，HeadquartersofGeneralEquipment，Bering100028，CHN)Abstract：TostudytheapplicabilityofFEMinthemulti-freedommachinetoolandthedynamiccharacteristicofthema-

4、chinetool，theexperimentalmodalanalysisandFEMareusedinthevibrationanalysisoftheturning-millingmachinetool；then，thedynamicreactionmethodisusedtoanalyzetherelationbetweenthevibrationandrun—ningofthemachinet001．TheresultsshowthattheFEMissuitableforthestructuralstudyint

5、hecertainlimit，anditisusefulfortheofthemachinetool；inaddition，theanalysisofthespindlespeedonthema—optimizationchinevibrationisaperfectguidancetothedynamicstudyofmachinet001．Keywords：machinetool；modalanalysis；experimentalanalysis；FFT对于机床制造过程来讲，其精度稳定性与使用可靠用CAE技术求解机床的

6、动特性。CAE技术要求所建性一直是重要内容。为了保证数控机床有高的可靠性，立的机床动力学模型既能代表实际机床结构的动态性设计时不仅要考虑其功能和力学特性，还要进行可靠性能，又要便于分析计算。但是机床结构比较复杂，其结设计。影响机床的可靠性设计的主要因素在于机床的合部的接触状况、作用机理和阻尼特性，直到目前仍不振动，因为振动不仅会影响机床的动态精度和被加工零甚清楚，而且无法进行定量计算。在这种情况下，能否件的质量，而且还要降低生产效率和刀具的耐用度，振在结合基础动态性能的实验研究方法基础上，采用动剧烈时甚至会降低机床的使用性能

7、。同时，机床的动CAE技术指导机床设计对提高机床动态特性有着十态性能指标主要是指机床抵抗振动的能力，包括其抗振分重要的意义。性和稳定性。因此，研究结构的动态特性和动力强度，本文综合了实验模态分析和有限元分析(FEM)已经逐渐成为结构设计和优化的重要方向¨之o。两种方法对车铣复合加工机床样机进行动态性能分机床动态性能分析主要指对机床动力学模型进行析，并为机床动态优化设计提供理论指导。的性能分析，以及以增强动态性能为目的的结构优化。1机床多自由度振动数值分析目前，国内外研究机床动特性的方法主要集中于两种：一是对机床进行动特性实验

8、，根据实验数据分析研究机床系统属于多自由度振动体系，机床工作时产生机床动态性能；二是根机床结构建立动力学模型，采的振动主要有以下3种：机床和固基豢础之等间产簪生,的V振l动、曳矿zulq年幂zandR踟『ch设计与研究Design传动部分产生的振动、刀具与被加工工件之间产生的相振型是以铣削