重心驅(qū)動直線運(yùn)動臺的動力學(xué)特性仿真與分析.pdf

1、近年來隨著數(shù)控機(jī)床加工中心向高速、高效和高精等方向的發(fā)展，產(chǎn)品的加工質(zhì)量及效率都有了質(zhì)的飛躍。為了提高機(jī)床加工精度的保持性和可靠性，對其自身動態(tài)性能的要求也越來越高。然而在高速、高加速度或者大載荷、大位移等非常規(guī)工況下，機(jī)床在加工過程中都會產(chǎn)生不同程度的振動及噪聲等有害因素，進(jìn)而降低了加工質(zhì)量。研究表明，進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動態(tài)特性好壞將對機(jī)床的加工質(zhì)量和效率產(chǎn)生顯著的影響，也是決定數(shù)控機(jī)床能否達(dá)到高速高精的關(guān)鍵因素。
　　重心驅(qū)動（D

2、rive at center of gravity, DCG）是一種新型高效的進(jìn)給驅(qū)動方式，相比傳統(tǒng)驅(qū)動擁有更好的動態(tài)性能。本文以雙絲杠配置實(shí)現(xiàn)的重心驅(qū)動直線運(yùn)動臺為研究對象，分別從理論、試驗(yàn)、仿真三個方面對比驗(yàn)證了重心驅(qū)動機(jī)構(gòu)的突出優(yōu)勢;重點(diǎn)研究了DCG結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌結(jié)合面等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)對其動態(tài)性能的影響趨勢，為重心驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法提供了參考依據(jù)。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)總結(jié)學(xué)習(xí)了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)，詳細(xì)介

3、紹了目前進(jìn)給驅(qū)動實(shí)現(xiàn)的方式及優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了重心驅(qū)動機(jī)構(gòu)研究的目的及意義。
　　(2)建立了重心驅(qū)動直線運(yùn)動臺的動力學(xué)模型，推導(dǎo)振動微分方程，得到驅(qū)動系統(tǒng)的六階固有頻率及各坐標(biāo)軸位置響應(yīng)表達(dá)式;對重心驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析引入了Steiner距離，提出重心驅(qū)動設(shè)計(jì)的幾個原則。
　　(3)通過動態(tài)測試試驗(yàn)及虛擬樣機(jī)仿真分析兩種方法對比研究了重心驅(qū)動與非重心驅(qū)動在高、低速度工況下驅(qū)動系統(tǒng)的振動響應(yīng)情況，驗(yàn)證了重心驅(qū)動系統(tǒng)相比傳

4、統(tǒng)非重心驅(qū)動系統(tǒng)可以有效的抑制振動的產(chǎn)生。
　　(4)利用ANSYS軟件的APDL語言對簡化的重心驅(qū)動直線運(yùn)動臺進(jìn)行有限元建模，在考慮導(dǎo)軌滑塊結(jié)合面的影響下對其進(jìn)行模態(tài)分析，得到了前六階固有頻率;以固有頻率作為衡量其動態(tài)性能優(yōu)劣的指標(biāo)，選取影響動態(tài)性能較大的因素作為關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，研究在不同的參數(shù)下各階固有頻率的變化規(guī)律，總結(jié)出優(yōu)化的原則。
　　(5)在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上對重心驅(qū)動直線運(yùn)動臺進(jìn)行動力學(xué)特性研究，分析了持續(xù)周期載荷