2017年5月31日

橫梁進給系統靜力學與動力學分析

橫梁進給系統靜力學分析靜力學分析主要是分析由固定載荷引起的系統或部件的位移、應力、應變和力。進行靜力學分析的關鍵是給系統施加約束和工作載荷。該橫梁進給系統使用螺栓將導軌、軸承座、電動機座栓接于墻體上，因此其約束是:固定墻體和導軌、軸承座、電動機座之間的螺栓，即在墻體螺栓的位置建立節點(該節點已經與導軌、軸承座、電動機座上螺栓位置上的節點連接，建立了彈簧阻尼單元)，約束該節點X,Y、Z這3個方向的自由度即可。施加工作載荷:將3個方向的工作載荷直接施加于MASS21主節點上。在主節點X、Y、Z三個方向同時施加2 000 N的力，計算得******變形量為25.5 μm，對干精加工來說，變形量偏大，******變形發生在十字滑座中部安裝滑枕導軌的部位，因此該部位變形直接影響到該加工中心的加工精度，可對十字滑座筋板結構進行優化，加強該部位抗變形的能力，以提高加工精度。橫梁進給系統動力學分析采用Block Lanczos法對橫梁進給系統進行模態仿真分析，提取前20階模態頻率和模態振型。由于篇幅關系，文章只在表2中列出了前五階模態頻率。表2中2、3兩階模態頻率相差只有0.06Hz的原因是:在軸承座與絲杠之間建立的四對彈簧阻尼單元被分成了兩組，兩組彈簧方向不同，但是剛度值相同，使得2、3兩階模態振型對稱，頻率接近。在模態分析的基礎上，采用模態疊加法對該橫梁進給系統進行諧響應分析。在主節點豎直方向施加1 000 N的簡諧力，在變形較大的地方選擇兩個代表性的點提取該橫梁進給系統的幅頻曲線。如圖3所示，X、Y、Z,三向中，X、Y向振幅較大，******振幅分別為5.2mm,4.1mm, Z向振幅為23μm。說明該系統的X、Y向比Z向薄弱，優化設計時，應更注重X、Y向的優化。X、Y向******振幅所對應的頻率都在50 Hz附近，對應于模態第4階頻率。在實際切削過程中應盡量避免這些頻率的動載荷，以免引起機床較大的振動，影響加工質量。

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