MCH63进给系统支撑轴承静动特性参数测试与应用

发布时间：2017-06-24 23:08

  本文关键词：MCH63进给系统支撑轴承静动特性参数测试与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以试验为主,结合理论分析及有限元仿真,依托相关科研项目,对机床进给系统轴承的静、动态特性参数进行测试,并应用部分测试结果对机床进给系统进行静刚度计算、动态特性仿真与试验研究。分析了60°角接触球轴承的结构特点,基于现有试验装置,建立了静刚度模型并进行测试试验,对试验结果进行讨论,获取了有效数据480组,研究了轴向载荷等对刚度的影响规律,并对国内外同规格轴承的静刚度进行了对比。建立了机床进给系统通用轴向静刚度力学模型与数学模型,计算了MCH63加工中心水平进给系统的静刚度,研究了轴承静刚度与进给系统静刚度的关系；设计了MCH63进给系统静刚度测量方案,通过计算和分析,对其关键部件进行了校核。基于弹簧-阻尼原理,建立60°角接触轴承的等效动力学模型和动态参数识别模型,确定了测量原理及方法,搭建了测试系统,利用MATLAB,编制了专用参数识别程序,在大量试验的基础上,获取有效动态特性参数180余组；基于最小二乘法原理,对有关轴承轴向动态刚度、阻尼进行数据拟合,获得相应拟合曲线。完成MCH63加工中心Z向双驱进给系统的三维建模,建立了考虑结合面特性的有限元分析模型,应用试验获取的相关轴承动态特性参数,进行模态仿真,获得了进给系统各阶频率及振型,研究了轴承动态特性参数与系统模态之间的关系,对Z向双驱进给系统进行了模态试验,试验与仿真结果比较相符。研究结果初步表明：角接触球轴承静、动刚度及阻尼的测量原理基本正确,测量方法较为合理,采集到的轴承静、动态特性数据较为真实可靠,为轴承结合面特性数据库提供了基础数据支撑,能够为进给系统静力学分析及模态分析提供依据。
【关键词】：60°角接触球轴承 静刚度 动态特性参数 进给系统
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题来源与背景9-10
• 1.2 论文研究目的与意义10
• 1.3 国内外研究概况10-15
• 1.3.1 轴承静态特性参数研究概况10-12
• 1.3.2 轴承动态特性参数研究概况12-14
• 1.3.3 轴承静动态特性参数试验概况14-15
• 1.4 论文主要研究内容和章节安排15-17
• 2 角接触球轴承静态特性参数测试17-34
• 2.1 60°轴承及其静刚度17
• 2.2 轴承静刚度测试原理17-20
• 2.2.1 轴承简化力学模型18
• 2.2.2 轴向刚度测试18-19
• 2.2.3 径向刚度测试19-20
• 2.3 轴承静刚度试验装置20-23
• 2.3.1 试验台架20-21
• 2.3.2 静力加载系统21-22
• 2.3.3 测量系统22-23
• 2.4 静刚度测试流程23-24
• 2.5 试验结果及分析24-33
• 2.5.1 测试对象及测试结果24-26
• 2.5.2 轴向载荷对轴向变形和轴向静刚度的影响26-28
• 2.5.3 径向载荷对其径向变形和径向静刚度的影响28-29
• 2.5.4 轴承承受联合变化载荷对其轴向变形的影响29-30
• 2.5.5 不同尺寸轴承对比分析30-31
• 2.5.6 进口轴承与国产轴承对比分析31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 3 角接触球轴承动态特性参数测试34-51
• 3.1 角接触球轴承动态参数测试识别模型34-39
• 3.1.1 轴向动态参数测试模型34-36
• 3.1.2 径向动态参数测试模型36-39
• 3.2 测试装置与测试方法39-43
• 3.2.1 测试装置39-40
• 3.2.2 测试方法40-43
• 3.3 测试结果及分析43-46
• 3.4 轴承轴向动态刚度与阻尼的曲线拟合46-50
• 3.4.1 数据拟合基本原理46-47
• 3.4.2 轴向动态刚度曲线拟合47-48
• 3.4.3 轴向阻尼曲线拟合48-49
• 3.4.4 轴承动态参数拟合曲线计算实例49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 4 MCH63进给系统静刚度计算与分析51-60
• 4.1 MCH63进给系统及其模型51-52
• 4.1.1 MCH63加工中心简介51
• 4.1.2 MCH63加工中心Z向进给系统51-52
• 4.2 进给系统静刚度建模及计算52-55
• 4.2.1 MCH63加工中心(双驱)静刚度模型52-53
• 4.2.2 MCH63加工中心(双驱)进给系统静刚度计算53-54
• 4.2.3 单驱进给系统静刚度模型54-55
• 4.3 MCH63进给系统轴向静刚度试验装置设计55-59
• 4.3.1 试验目的55
• 4.3.2 装置构成与测量原理55-56
• 4.3.3 受力部件的选型与校核56-58
• 4.3.4 仪器选型与布置58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 MCH63进给系统模态仿真及试验60-74
• 5.1 双驱进给系统三维建模及简化60
• 5.2 基于有限元的进给系统模态仿真60-66
• 5.2.1 单元类型选择60-61
• 5.2.2 材料属性设置61
• 5.2.3 网格划分61
• 5.2.4 结合面建模61-62
• 5.2.5 进给系统动态特性分析结果62-66
• 5.3 进给系统模态试验66-69
• 5.3.1 选择激励方式66-67
• 5.3.2 拾振采集装置67
• 5.3.3 信号采集和分析系统67
• 5.3.4 进给系统模态试验过程67-69
• 5.4 仿真与试验结果对比分析69-73
• 5.4.1 考虑轴承结合面的仿真结果对比69-72
• 5.4.2 不考虑轴承结合面的仿真结果对比72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 论文不足之处及今后工作展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 附录1 试验轴承静刚度数据表80-92
• 附录2 已发表论文及参与项目92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘悦;汪劲松;;基于轴承及导轨接触刚度的混联机床静刚度研究及优化[J];机械工程学报;2007年09期

2 邓四二;李兴林;汪久根;滕弘飞;;角接触球轴承摩擦力矩特性研究[J];机械工程学报;2011年05期

3 张学良;温淑花;兰国生;丁红钦;张宗阳;王晓伟;刘志恒;;平面结合面切向接触阻尼分形模型及其仿真[J];西安交通大学学报;2011年05期

4 王太勇;乔志峰;韩志国;董靖川;支劲章;;高档数控装备的发展趋势[J];中国机械工程;2011年10期

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1 丁喜合;滚动支撑双驱动直线进给系统动态特性分析和试验[D];南京理工大学;2014年

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