基于模态实验的机床进给系统的分析.pdf

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1、2015年1月机床与液压Jan．20l5第43卷第1期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．43No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．O1．010基于模态实验的机床进给系统的分析葛双好，张蔚波，王佩凤，魏南(山东建筑大学机电工程学院，山东济南250101)摘要：基于模态分析理论，应用锤击法对机床进给系统进行了实验模态分析。研究了该机床进给系统的动态特性，获得了该机床进给系统的固有频率、阻尼比和模态振型。通过对机床进给系统各阶模态振型的分析，找到了结构的薄弱环节．并为进行机构优化设计提出了改进措施。关键词：机床进给系统；锤击法；模态实

2、验；动态特性中图分类号：TH113文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)1-037—4AnalysisofMachineToolFeedSystemBasedonModalExperimentGEShuanghao，ZHANGWeibo，WANGPeifeng．WEINan(SchoolofMechatronicEngineering，ShandongJianzhuUniversity，JinanShandong250101，China)Abstract：Basedonthemodalanalysistheory，theexperimentalmodalanalysi

3、softhemachinetoolfeedsystemwasmadebyU—singhammer—hittingmethod．Dynamiccharacteristicsofthemachinetoolfeedsystemwerestudied，anditsnaturalfrequencies，damperratiosandmodeshapewerealsoobtained．Throughanalysisofthemodeshapeoffeedsystemateachstage，itsstructuralweakerpartsayef0und．andthesuggestionofim

4、provementisprovidedfortheoptimizationdesignofstructure．Keywords：Machinetoolfeedsystem；Hammer—hittingmethod；Modalexperiment；DynamicalcharacteristicsO前言性能具有重要意义。随着现代机床制造技术的快速发展，高精度、高目前信号测试与数据采集分析技术以及计算机软速度、高可靠性已经成为衡量机床整体加工性能的重硬件技术水平不断提高，使得实验模态分析技术在工要指标。机床进给系统作为机床的重要组成部分，在程结构动态特性方面的应用越来越广泛。因此文中应提高

5、机床的整体加工性能方面起着至关重要的作用。用试验模态分析方法对现有的机床进给系统进行动态许多学者对机床进给系统从不同的侧重点进行了研分析，得到结构的相关动态特性参数，据此可以比较究。张满耀等建立了机床进给系统多刚体动力学模清楚的发现结构中的薄弱环节。并且对其进行优型并进行模拟仿真．而且做了机床试验并对试验结果化。进行了分析。丁文政等心通过理论模型仿真与试验结1模态实验的系统建模果比较，得出建立的分布集中参数模型符合物理系统1．1模态理论的真实性。可以正确地描述大型机床进给系统的动态模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法．响应特性。这些在机床进给系统动态特性方面的研其最初的理论基础是

6、在机械阻抗与导纳的概念上发展究，对提高其精度与稳定性都非常有借鉴价值。牛起来的。经过近几十年的发展。模态分析理论已经形强以现有的机床伺服运动系统为实验基础，进行了成了一套独特的理论体系。N自由度线性定常系统的伺服运动测控实验，本文作者在牛强等人所做的工作运动微分方程为：基础之上，对该系统的动态特性加以研究。由于机床MX+C文+KX=F1、进给系统的动态特性会直接影响机床最后的加工性式中：、C、分别为系统的质量、阻尼和刚度矩能，故建立机床进给系统的结构动力学模型对于研究阵。对式(1)两边进行拉氏变换。得：机床进给系统结构的动态特性和了解其薄弱环节，并(5M+sC+)X()=F(s)(2

7、)进一步对结构进行优化设计以及提高机床的整体加工在复平面内线性时不变系统的极点在左半平面，收稿日期：2013—10—22基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51205235)作者简介：葛双好(1985一)，男，硕士研究生，主要从事机电设备测试、性能分析与控制。E—mail：geshuanghao@126．con。·40·机床与液压第43卷3．2试验结果分析向，并提出了相应的改善措施。从图8中可以看出，底座的变形不大，对整体结参考文献：构的工作不