机械结构固定结合部动力学建模

发布时间：2021-01-08 07:23

　　随着数控机床向高精化、高速化、智能化的方向发展,人们对数控机床的性能指标尤其是动态特性性能指标的要求越来越高。对高端数控机床而言,动态特性是整机性能的关键,因此机床动力学性能已成为当今新的研究热点。然而,有资料表明整机结构中60～80%的总动刚度、90%的总阻尼都来自结合部。显然,机床结合部的动力学特性显著影响整机结构的动力学行为。长期以来人们从理论和实验上对此进行了大量的研究。结合部动力学建模是研究结合部动力学特性的重要手段。由于数控机床的结合部类型以及描述结合部模型参数的多样性,目前结合部的模型不能满足高端要求以及尚没有参数化模型,因此急需一种高精度的参数化建模方法。本文工作如下第一,提出一种基于虚拟材料的机床固定结合部动力学参数化建模法,即将固定结合部看成一种等截面的虚拟材料,从而将固定结合部等效为虚拟材料与两结合表面零件的固定连接,以工程数据（结合面积、结合力、结合面粗糙度、结合零件的弹性模量和泊松比等）为参数建立固定结合部动力学解析模型,解决了动力学模型工程实用性问题。第二,建立了虚拟材料弹性模量、切变模量、泊松比、密度的解析解模型,应用赫兹接触理论和分形理论,分析了固定结合... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

粗糙接触表面的扣合方式

度大多在0.8一 1.6林m之间(例如床身一立柱结合部的表面粗糙度为0.8林m，横梁一立柱结合部的表面粗糙度为1.6拼m)，从微观角度，表面由不规则的微凸体构成，这些微凸体高度服从高斯分布，并且各向同性，如图2.2所示;当两个机械加工的表面结合时，这些微凸体首先接触，实际接触面积只是整体结合面积的很小一部分，在载荷范围内，接触处产生一定的塑性变形，结合部可看成均匀分布的微颗粒，如图2.3所示，进而可看成各向同性。这就是结合部虚拟材料的各向同性假设。图2.2粗糙表面单元三维立体形貌缨缨缨鬓薰翼翼鬓鬓 鬓 图2.3粗糙接触表面的扣合方式将固定结合部的两个接触面的微观接触部分假设为一种虚拟的各向同性材料，例如现将图2.1的固定结合部看成一种等截面的虚拟材料，该虚拟材料的长与宽分别为结合部的长与宽。若能通过一些理论的方法【”‘一’38]得到该虚拟材料的弹性模量、泊松比、密度，根据两表面的实际间隙确定虚拟材料的厚度

华中科技大学博士学位论文简单零件，能达到将复杂的固定结合部问题简单化的目的。含一种虚拟材料的简单零件如图2.4所示，该简单零件材料的物理特性在虚拟材料处会发生突变，即该简单零件具有3种材料属性，其中h为虚拟材料的厚度。 CCComPonentlll vvviftualmateria!!! CCComPonentZZZ )Rigideonneetion冬 RigideormeetionZ图 2.4虚拟材料弹性模量、泊松比、含一种虚拟材料的简单零件厚度、密度的数学模型分别为E=E(瓦，凡，刀，，尸:，Ral，RaZ，P) (2.1)u=。(尽，凡，尸，，刀:

【参考文献】：
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本文编号：2964182