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横梁进给系统静力学与动力学分析

作者:admin | 更新时间:2015-04-22  | 阅读:156次
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横梁进给系统静力学分析
    静力学分析主要是分析由固定载荷引起的系统或部件的位移、应力、应变和力。进行静力学分析的关键是给系统施加约束和工作载荷。
    该横梁进给系统使用螺栓将导轨、轴承座、电动机座栓接于墙体上,因此其约束是:固定墙体和导轨、轴承座、电动机座之间的螺栓,即在墙体螺栓的位置建立节点(该节点已经与导轨、轴承座、电动机座上螺栓位置上的节点连接,建立了弹簧阻尼单元),约束该节点X,Y、Z这3个方向的自由度即可。施加工作载荷:将3个方向的工作载荷直接施加于MASS21主节点上。

    在主节点X、Y、Z三个方向同时施加2 000 N的力,计算得最大变形量为25.5 μm,对干精加工来说,变形量偏大,最大变形发生在十字滑座中部安装滑枕导轨的部位,因此该部位变形直接影响到该加工中心的加工精度,可对十字滑座筋板结构进行优化,加强该部位抗变形的能力,以提高加工精度。
 
横梁进给系统动力学分析
    采用Block Lanczos法对横梁进给系统进行模态仿真分析,提取前20阶模态频率和模态振型。由于篇幅关系,文章只在表2中列出了前五阶模态频率。
    表2中2、3两阶模态频率相差只有0.06Hz的原因是:在轴承座与丝杠之间建立的四对弹簧阻尼单元被分成了两组,两组弹簧方向不同,但是刚度值相同,使得2、3两阶模态振型对称,频率接近。
    在模态分析的基础上,采用模态叠加法对该横梁进给系统进行谐响应分析。在主节点竖直方向施加1 000 N的简谐力,在变形较大的地方选择两个代表性的点提取该横梁进给系统的幅频曲线。
    如图3所示,X、Y、Z,三向中,X、Y向振幅较大,最大振幅分别为5.2mm,4.1mm, Z向振幅为23μm。 说明该系统的X、Y向比Z向薄弱,优化设计时,应更
注重X、Y向的优化。X、Y向最大振幅所对应的频率都在50 Hz附近,对应于模态第4阶频率。在实际切削过程中应尽量避免这些频率的动载荷,以免引起机床较大的振动,影响加工质量。

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