论文摘要
高速、高精度数控机床已成为先进数控设备的发展前沿,高速数控机床不仅具有高主轴转速,而且具有高进给速度。为了实现机床的高精度,要求高速数控机床必须具有更高的静、动刚度以及合理的质量和惯性匹配。为了提高机床的静动态性能,可采用有限元分析的方法对机床性能进行分析与优化。建立高速数控机床整机的结构系统动力学模型非常困难,尤其是建立考虑结合面的动力学模型,难以可靠和精确的确定建模所必需的机床结合面参数。而结合面的动态特性是数控机床动态特性的重要组成部分,甚至是机床动态特性的薄弱环节,结合面参数的准确性直接影响到机床动态特性结果的准确性,并决定结果的实用价值。直线滚动导轨是当今数控机床应用最为广泛的功能部件之一,研究直线滚动导轨静、动态性能,以及研究考虑直线滚动导轨结合面的机床整机动力学模型的建立,将直接关系到能否准确地对机床整机的静动态性能进行仿真分析和预测,研究具有重要的理论和现实意义。本文首先在查阅国内外相关文献的基础上,对直线滚动导轨副的静动态性能研究的成果和现状进行了分析和综述,提出了理论研究、有限元分析和模态试验分析相结合的研究方法；然后以THK公司生产的HSR型系列直线滚动导轨为研究对象,对HSR直线滚动导轨进行了参数化建模,提高了直线滚动导轨的建模精度和效率；然后对参数化直线滚动导轨模型分别进行接触刚度分析,得到直线滚动导轨的法向和切向静刚度,为有限元动力学分析奠定了基础；对直线滚动导轨进行理论分析、有限元模态分析和试验模态分析,得到了相应直线滚动导轨的动态特性参数数据,验证了理论模型以及有限元模型的可靠性和准确性；最后利用VB和APDL对直线滚动导轨创建了一个集参数化建模、数值分析和计算结果可视化的仿真系统,综合了VB和APDL两者的优点,缩短了直线滚动导轨设计周期,提高了直线滚动导轨模态分析效率。通过本论文对HSR型系列直线滚动导轨静动态特性的研究,得到了其静动态特性参数,提高了结构改进的设计效率,同时为数控机床的静动态特性的分析提供了极大的参考价值。
论文目录
摘要Abstract第1章 绪论1.1 本课题的研究目的及意义1.2 国内外直线滚动导轨副的研究现状1.3 本文的研究内容1.4 本章小结第2章 直线滚动导轨静力学分析2.1 Pro/e参数化建模简介2.2 直线滚动导轨副参数化建模2.2.1 参数化建模的参数分析2.2.2 导轨模型的建立2.2.3 滚珠模型的建立2.2.4 滑块模型的建立2.2.5 直线滚动导轨模型装配成库2.3 直线滚动导轨接触特性的静力分析2.3.1 HSR 15A直线滚动导轨的简化2.3.2 HSR 15A直线滚动导轨有限元模型的建立2.3.3 HSR 15A直线滚动导轨接触分析2.3.4 HSR 15A结果处理及分析2.4 本章小结第3章 直线滚动导轨动力学分析3.1 引言3.2 直线滚动导轨副的动力学模型3.2.1 理论模型与固有频率的公式推导3.2.2 单滑块直线滚动导轨固有频率的理论计算3.3 有限元模态分析理论基础3.4 采用弹簧阻尼单元的直线滚动导轨模态分析3.4.1 HSR 15A直线滚动导轨有限元模型的建立3.4.2 HSR 15A自由状态下直线滚动导轨模态分析3.4.3 HSR 15A约束状态下直线滚动导轨模态分析3.4.4 固有频率理论值与有限元模态分析值的对比3.5 本章小结第4章 直线滚动导轨动态特性试验分析4.1 引言4.2 实验模态分析技术4.2.1 试验模态分析的基本理论4.2.2 实验系统的构成4.2.3 主要试验仪器4.2.4 敲击点和响应测点布置4.3 直线滚动导轨动刚度试验4.3.1 自由状态下直线滚动导轨模态试验4.3.2 约束状态下直线滚动导轨模态试验4.4 本章小结第5章 直线滚动导轨模态分析参数化设计5.1 引言5.2 基于VB的ANSYS二次开发5.2.1 ANSYS参数化设计语言5.2.2 VB对ANSYS的封装调用5.3 直线滚动导轨APDL程序设计5.3.1 参数选择5.3.2 模型建立5.3.3 网格划分5.3.4 创建弹簧单元5.3.5 施加约束5.3.6 处理结果5.4 基于VB与APDL的直线滚动导轨模态参数化设计5.4.1 APDL语言编写与变量设置5.4.2 系统界面设置5.4.3 系统路径选择5.4.4 参数界面设置5.4.4 查看结果5.5 本章小结第6章 结论与展望6.1 结论6.2 展望参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的论文
相关论文文献
标签：直线滚动导轨论文; 参数化建模论文; 结合面论文; 有限元分析论文; 动态特性论文;
