超精密单点金刚石飞切机床参数辨识与振动分析
发布时间：2021-10-21 05:25
超精密机床作为实现超精密加工的重要装备,是一个国家超精密加工技术水平最直观的体现。因此国家高度重视和支持研制具有我国自主产权的高性能超精密机床。超精密机床系统结构复杂,加工精度要求高,需要在超精密机床研发设计阶段对其进行整机系统振动分析,为机床动力学设计与优化提供理论依据。本文以超精密单点金刚石飞切机床为研究对象,主要的工作如下:（1）建立了超精密单点金刚石飞切机床多刚柔体系统动力学模型及其拓扑图,进行了超精密单点金刚石飞切机床系统振动模态试验,获得了不同工况下超精密机床的固有频率、阻尼比、模态振型等模态参数,为机床动力学设计与优化提供了依据。（2）结合多体系统传递矩阵法与多岛遗传算法,提出了一种超精密机床系统物理参数识别方法,运用该方法成功地实现了超精密单点金刚石机床多刚柔体系统物理参数的辨识。（3）基于多体系统传递矩阵法实现了机床整机系统的总传递方程、总传递矩阵的自动推导,应用参数识别结果,实现了超精密单点金刚石机床系统固有振动特性计算,同时求解了刀尖点位移、加速度响应,计算结果与试验结果吻合较好。
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超精密单点金刚石飞切机床物理模型
超精密单点金刚石飞切机床三维实体模型
椴捎玫氖?莶杉?绞健?第四步，数据处理，包括频率估计、模态参数识别。通过力锤锤击激励试验结构采集得到的是时域信号，后续分析中涉及的时域和频域信号间的转换、谱分析、传递函数的估计、相干性分析、脉冲响应测量等均在此时域信号基础上进行。参数辨识是模态试验的关键。第五步，振型动画显示。采用动画显示的方式将参数辨识得到了结构的各阶模态振型放大并叠加在结构几何模型上，形象直观。3.2.2试验工况为探究工作台组件的位置对超精密机床整机系统振动特性的影响，试验以工作台组件相对于导轨的不同位置设置了如图3.2所示的3个工况。各工况均是在力矩电机和直流无刷直线电机不工作，机床气阀、油阀正常工作（供气压力为0.8MPa，供油压力为0.5686MPa）的情况下进行的。工况1导轨滑台处于导轨前极限位置；工况2导轨滑台处于导轨后极限位置，工况3导轨滑台处于导轨中间位置。试验规定工作台进给方向为y向，垂直于工作台进给方向的为x向，主轴回转方向即垂向为z向。每个工况下，分别对机床横向（x向）、纵向（y向）和垂向（z向）三个方向进行试验。a)工况1b)工况2c)工况3图3.2超精密机床系统模态试验工况图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多岛遗传算法的漂浮式风力机稳定性多重调谐质量阻尼器优化控制[J]. 黄致谦,丁勤卫,李春,汤金桦. 中国机械工程. 2018(11)
[2]基于多岛遗传算法和响应面模型的机床床身的轻量化设计[J]. 信桂锁,薄瑞峰,冯超,沈兴全. 机械设计与研究. 2017(05)
[3]基于有限元法和多岛遗传算法的飞轮结构参数优化设计[J]. 丁泉惠,王森,黄修长,华宏星. 噪声与振动控制. 2016(02)
[4]复模态指数函数在正交多项式辨识模态参数算法中的应用[J]. 王恩远,刘强,李尧. 航空制造技术. 2015(S2)
[5]Transfer matrix method for determination of the natural vibration characteristics of elastically coupled launch vehicle boosters[J]. Laith K.Abbas,Qinbo Zhou,Hossam Hendy,Xiaoting Rui. Acta Mechanica Sinica. 2015(04)
[6]一种拨叉式柔性连接机构[J]. 夏欢,王宝瑞,吉方. 制造技术与机床. 2015(07)
[7]开放式数控系统平台的设计与开发[J]. 周胜凯,刘强,李传军,刘焕. 机械设计与制造. 2015(01)
[8]数控机床耦合建模与分析技术研究进展[J]. 刘强,吴文镜. 航空制造技术. 2014(16)
[9]基于频响函数的螺栓结合部法向刚度辨识与实验研究[J]. 董冠华,殷国富,胡晓兵,孙明楠,胡腾. 四川大学学报(工程科学版). 2014(04)
[10]超精密机床研究现状与展望[J]. 梁迎春,陈国达,孙雅洲,陈家轩,陈万群,于楠. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
博士论文
[1]多体系统传递矩阵法动力学求解器关键技术研究[D]. 陈刚利.南京理工大学 2018
[2]基于车辆模态特性分析的物理参数识别研究及其应用[D]. 郑敏毅.湖南大学 2016
[3]流体静压支承对超精密金刚石车床动态特性影响的研究[D]. 侯国安.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]金刚石飞切机床空气静压主轴系统动态特性[D]. 赵功.中国工程物理研究院 2015
[2]基于结合面模型的机床整机动力学性能分析与试验研究[D]. 牛卫朋.南京理工大学 2015
本文编号：3448335
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超精密单点金刚石飞切机床物理模型
超精密单点金刚石飞切机床三维实体模型
椴捎玫氖?莶杉?绞健?第四步，数据处理，包括频率估计、模态参数识别。通过力锤锤击激励试验结构采集得到的是时域信号，后续分析中涉及的时域和频域信号间的转换、谱分析、传递函数的估计、相干性分析、脉冲响应测量等均在此时域信号基础上进行。参数辨识是模态试验的关键。第五步，振型动画显示。采用动画显示的方式将参数辨识得到了结构的各阶模态振型放大并叠加在结构几何模型上，形象直观。3.2.2试验工况为探究工作台组件的位置对超精密机床整机系统振动特性的影响，试验以工作台组件相对于导轨的不同位置设置了如图3.2所示的3个工况。各工况均是在力矩电机和直流无刷直线电机不工作，机床气阀、油阀正常工作（供气压力为0.8MPa，供油压力为0.5686MPa）的情况下进行的。工况1导轨滑台处于导轨前极限位置；工况2导轨滑台处于导轨后极限位置，工况3导轨滑台处于导轨中间位置。试验规定工作台进给方向为y向，垂直于工作台进给方向的为x向，主轴回转方向即垂向为z向。每个工况下，分别对机床横向（x向）、纵向（y向）和垂向（z向）三个方向进行试验。a)工况1b)工况2c)工况3图3.2超精密机床系统模态试验工况图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多岛遗传算法的漂浮式风力机稳定性多重调谐质量阻尼器优化控制[J]. 黄致谦,丁勤卫,李春,汤金桦. 中国机械工程. 2018(11)
[2]基于多岛遗传算法和响应面模型的机床床身的轻量化设计[J]. 信桂锁,薄瑞峰,冯超,沈兴全. 机械设计与研究. 2017(05)
[3]基于有限元法和多岛遗传算法的飞轮结构参数优化设计[J]. 丁泉惠,王森,黄修长,华宏星. 噪声与振动控制. 2016(02)
[4]复模态指数函数在正交多项式辨识模态参数算法中的应用[J]. 王恩远,刘强,李尧. 航空制造技术. 2015(S2)
[5]Transfer matrix method for determination of the natural vibration characteristics of elastically coupled launch vehicle boosters[J]. Laith K.Abbas,Qinbo Zhou,Hossam Hendy,Xiaoting Rui. Acta Mechanica Sinica. 2015(04)
[6]一种拨叉式柔性连接机构[J]. 夏欢,王宝瑞,吉方. 制造技术与机床. 2015(07)
[7]开放式数控系统平台的设计与开发[J]. 周胜凯,刘强,李传军,刘焕. 机械设计与制造. 2015(01)
[8]数控机床耦合建模与分析技术研究进展[J]. 刘强,吴文镜. 航空制造技术. 2014(16)
[9]基于频响函数的螺栓结合部法向刚度辨识与实验研究[J]. 董冠华,殷国富,胡晓兵,孙明楠,胡腾. 四川大学学报(工程科学版). 2014(04)
[10]超精密机床研究现状与展望[J]. 梁迎春,陈国达,孙雅洲,陈家轩,陈万群,于楠. 哈尔滨工业大学学报. 2014(05)
博士论文
[1]多体系统传递矩阵法动力学求解器关键技术研究[D]. 陈刚利.南京理工大学 2018
[2]基于车辆模态特性分析的物理参数识别研究及其应用[D]. 郑敏毅.湖南大学 2016
[3]流体静压支承对超精密金刚石车床动态特性影响的研究[D]. 侯国安.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]金刚石飞切机床空气静压主轴系统动态特性[D]. 赵功.中国工程物理研究院 2015
[2]基于结合面模型的机床整机动力学性能分析与试验研究[D]. 牛卫朋.南京理工大学 2015
本文编号：3448335
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