基于模态试验技术的机床动态特性研究.pdf

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1、基于模态试验技术的机床动态特性研究刘雪梅周鹏李爱平(同济大学机械动力工程学院，上海201804)摘要：对HMC630rp卧式加工中心进行了试验模态分析，获得了其低阶固有频率和振型。通过对整机各阶模态振型的分析，找到了加工中心结构的薄弱环节并提出了修改建议，从而为结构的优化设计指出了方向。关键词：卧式加工中心模态分析动态特性中图分类号：TGl62文献标识码：AResearchonthedynamiccharactericsofthemachinetoolbasedonthemodaltestLIUXuemei，ZHOUPeng，LIAiping(InstituteofMe

2、chanicalPowerEngineering，Ton~iUniversity，Shanghai201804，CHN)Abstract：ThispaperintroducesthemodalanalysistestonhorizontalmachinetoolHMC630rp．thelowerorderofnaturalfrequenciesandvibrationshapeareobtained．Throughtheanalysisofthemodalcharacteristicsofthismachinetool，itsrelativeweakerpartsare

3、pointedandtheimprovingsuggestionisputforwardac—cordingly，whichcanhelptheoptimizationinthestructuredesigningprocedue．Keywords：HorizontalMachiningCentre；ModalAnalysis；DynamicCharacteristic现代机床正向着高速度、高精度、高生产效率方向性分析。利用锤击法对结构进行激振，并对测得的各发展，这就要求机床结构必须具有良好的动态特性。个测点的传递函数进行曲线拟合得到了该卧式加工中建立机床的结构动力学模

4、型对于研究机床结构的动态心的低频段固有频率和模态振型。通过分析各阶振型特性、了解结构的薄弱环节、对结构进行优化设计以及的动画显示，发现了结构的薄弱环节，从而为该加工中提高机床的加工精度具有重要的意义。尽管已经有不心的结构优化设计指出了改进方向。少大型商业化有限元软件可用于对机床进行动态设1分量分析法在模态参数识别中的应用计，但由于机床结构是由多个零部件组成的复杂装配体，内部包含了许多零件间的结合面，以至单纯凭借理分量分析法是模态参数在频域中识别的常用论建模方法还是很难准确建立机床这一复杂系统的结方法，是共振法的改进。利用分量分析法分析时，将传构动力学模型。递函数分为实部

5、分量和虚部分量，利用实频特性曲线现代信号测试与分析技术的发展以及计算机软硬和虚频特性曲线对结构参数进行识别。件水平的不断提高，促进了试验模态分析方法在进行对一个具有Ⅳ自由度的结构阻尼系统，在P点激机械结构动态特性研究方面的广泛应用。通过对结构励，点测量，响应的模态频响函数表达式可表示为N进行模态试验，并应用先进的计算机辅助测试与分析=[一】的手段可以获得精确的结构动态特性参数，如结构的各阶固有频率、模态振型。在获得这些动态特性参数(1)的基础上，能够直观发现结构的薄弱环节，为设计人员式中：=／(，)为第r阶等效刚度；为第r阶提供结构修改建议、指导结构优化设计的方向]。模

6、态结构阻尼比；为频率比。本文应用试验模态分析方法对沈阳机床股份有限对第r阶模态频响函数可近似表示为公司设计的HMC630rp卧式加工中心进行了动态特国家自然科学基金(5o975209)2011~I~11·97·和模数转换功能。在测试过程中，力信号采用压电式[一务】+力传感器采集，响应信号采用B&K的三向压电式加速(+)(2)度传感器采集。试验中使用的B&K2635电荷放大器HI。面的实部和虚部可表示为具备电荷放大和低通滤波功能。信号经电荷放大器滤波、放大后经由A／D转换卡变换进入计算机系统，由R[】+(3)采样、分析软件MEscope控制信号的采集和存储。[卜。(4)式

7、中：哦，分别为剩余模态的实部与虚部。系统固有频率的确定可从实频曲线与剩余柔度线的交点或者虚频曲线的峰值来得到。阻尼比的确定是在固有频率附近，频响函数达到极值时对应实部为零，虚部出现幅值，波峰所对应的频率即为系统的模态频率，。阻尼比可由半功率带宽△∞，确定。2试验模态分析方法2．1模态分析测试系统图2加工中心试验模态分析数据流程图本文所进行的试验模态分析，采用了单点激振多点拾振的锤击法。数据采集基于B&K公司的7700(3)模态分析软件。在试验模态分析中，计算机系Pulse系统进行的。信号分析处理采用VibrantTech—统起控制中心、分