直线滚动导轨结合部动力学模型参数识别研究

发布时间：2020-11-17 22:09

　　 高速加工是制造业发展的趋势,随机床加工向高切削速度、高进给速度和高加工精度发展,对数控机床动态性能的要求正逐步提高;为研究数控机床的动态特性,要对机床进行动力学建模。机床结合部特性是影响机床动态特性的关键因素,而结合部建模又是机床动力学建模的难点。直线滚动导轨副是数控机床上典型的可动结合部,对机床动态特性影响很大,本文针对直线滚动导轨副结合部进行了研究。 基于有限元理论,为导轨副结合部建立了8节点六面体单元模型。根据节点受力与其位移之间的关系,推导了结合部单元刚度矩阵。根据结合部的对称特性,对结合部单元刚度矩阵进行了简化,得到结合部单元刚度矩阵元素中含有15个独立变量的结论,将这15个变量作为待识别的结合部动力学模型参数。 用MATLAB软件为HJG-D-A25×880型直线滚动导轨建立了含结合部单元的动力学模型,以模型的前四阶特征值为优化目标,采用优化算法对结合部参数进行识别。根据目标函数的特点,优化采用了遗传算法。 利用LMS公司的CADA-X实验模态分析系统,对HJG-D-A25×880型直线滚动导轨进行了激振实验,通过模态分析得到其前四阶固有频率及其对应的振型,将前四阶固有频率引入优化算法中实现了对结合部参数的优化识别。利用实验室在有限元软件MSC.Patran中开发的结合部单元建模模块,将识别结果代入导轨副有限元模型中,对导轨副进行了有限元模态分析,分析结果与模态试验结果比较吻合,比较的结果为验证结合部单元模型及其参数识别方法的有效性提供了依据。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH113
【部分图文】：

8图1.1 直线滚动导轨副直线滚动导轨副一般由导轨、滑块、滚动体等组成,如图1.1所示，它以滑块和导轨间的钢球滚动来代替直接的滑动接触,当钢球在沟槽内滚动时,通过反向器和滑块本身的循环孔,回到另一端,实现无限循环[32]。钢球由称为保持器的定位钢丝或顶板来定位,即使滑块脱离轨道,钢球也不容易落下。滚动沟槽的形状,一般可分为单圆弧沟槽、双圆弧沟槽和类双圆弧沟槽三种类型，反向器两端装有防尘密封端盖，可有效的防止灰尘、屑末进入滑块内部。由于滚动导轨具有上述结构，它和滑动导轨相比，具有下述卓越的特点和优良的使用性能。(1)摩擦阻力小直线滚动导轨副在摩擦特性方面具有突出的优点，其摩擦阻力比滑动导轨小得多，一般摩擦系数 μ =0.002~0.004，为滑动导轨的1/50左右，起动摩擦和动摩擦接近相等。在速度变化时 μ 值稳定

2 含结合部单元的导轨副动力学建模引言直线滚动导轨副的可动结合部进行动力学建模，目前最常见的方法是系列孤立的粘弹性单元来模拟导轨与滑块的连接，即用弹簧—阻尼器与滑块结合部的动态特性[35]，不同模型的弹簧—阻尼器单元数量也不1 所示。该方法简单，实用，已被众多研究者和工程师所采纳。但这种缺陷:

通过实际测量发现，滑块和导轨材料的刚性要远大于二者之间的结合部的刚性，故在承受载荷时，对滑块或导轨来说，其自身的变形量要远小于滑块与导轨间的相对位移量。假设滑块在沿导轨滑动方向上被固定，即滑块沿导轨滑动方向上无宏观移动，则滑块处于以下五种受力状态，如图 2.2 所示：
【引证文献】

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本文编号：2887976