低频伺服力激励下进给系统建模与动态响应分析
本文选题：伺服力激励 + 进给系统 ； 参考：《机械工程学报》2015年03期
【摘要】：针对精密丝杠直线进给系统在低频伺服力激励下产生动态响应的原因及机理进行了建模研究,提出了一种进给系统动力学模型。其特色在于不同于伺服输出力高频成分或其他方向高频激励可能会引起机械系统共振的建模分析,描述了伺服电动机的伺服输出力的低频谐波成分对进给系统动态响应的影响。采用集中参数法建立了进给系统的动力学模型,利用拉格朗日方法,推导了精密车床进给系统的运动方程。仿真和试验结果表明:1伺服力矩中存在着众多的谐波成分,频率数值远远低于进给系统的第一阶固有频率66 Hz,而且随着速度的增大,频率分量增大;2刀尖点在z轴进给方向振型所对应的第一个固有频率,仿真与试验结果误差在5%之内,验证了所建动力学模型的有效性;3与测量的匀速运动下刀塔运动速度响应对比,所建模型能有效地反映伺服输出力低频谐波成分对机械系统动态响应的影响;响应的幅值变化量15%左右。最后指出,在精密机床进给系统设计中,必须考虑伺服激励的低频谐波成分带来机械系统的微小强迫振动。
[Abstract]:In this paper, the cause and mechanism of dynamic response of precision lead screw linear feed system under the excitation of low frequency servo force are studied, and a dynamic model of feed system is proposed. The characteristic of this method is that it is different from the high frequency component of the servo output force or the high frequency excitation in other directions may cause the mechanical system resonance. The influence of the low frequency harmonic component of the servo output force of the servo motor on the dynamic response of the feed system is described. The dynamic model of feed system is established by means of lumped parameter method, and the equation of motion of feed system of precision lathe is derived by using Lagrange method. The simulation and experimental results show that there are many harmonic components in the servo torque of 1: 1, and the frequency value is far lower than the first natural frequency 66 Hz of the feed system, and with the increase of the velocity, When the frequency component increases, the error of simulation and test results is within 5%, which corresponds to the first natural frequency corresponding to the mode of feed direction in z axis. The validity of the dynamic model is verified by comparing with the measured velocity response of the cutter tower under uniform motion. The model can effectively reflect the influence of the low frequency harmonic component of the servo output force on the dynamic response of the mechanical system. The amplitude of the response varies by about 15%. Finally, it is pointed out that in the design of feed system of precision machine tool, the low frequency harmonic component of servo excitation must be taken into account to bring micro forced vibration of mechanical system.
【作者单位】： 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室;沈阳机床(集团)有限责任公司高档数控机床国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51235009)
【分类号】：TG502.3
【参考文献】
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【共引文献】
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，本文编号：2064258
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