MM7132机床的复模态分析

在机床动态性能研究中,一般采用的比例阻尼假设不符合机床的实际情况,因此不宜采用实模态方法分析机床的动态特性。本文应用复模态原理,对机床的各阶振动模态,进行了理论分析和实验验证。并采用一种新的图示法,在一张图上同时表示机床各主要部件的瞬态振型和最大幅值振型,使各阶复振型具有直观性。     

一种机床结构的模态综合法

本文在改进的Rubin自由界面模态综合法的基础上,结合机床结构特点,提出了一种基于机床部件的静、动态实验的机床结构模态综合法。该方法首先通过机床部件的静力实验,找出部件的附着模态矩阵,通过动态实验获得有关机床部件的保留模态信息。再从附着模态和保留模态矩阵中求出影响综合精度的剩余模态矩阵。最后利用部件对接界面弹性耦合力平衡和阻尼耦合力平衡的边界条件完成模态综合计算。文中给出了X502立式铣床的模态综合实例,以说明本方法的有效性。     

复模态分析中的共轭子结构解法

本文论述了机床结构在一般阻尼情况下的复模态分析中,采用“共轭子结构解法”来求解机床动态特性的模态参数表达式。“共轭子结构解法”以共轭复模态矩阵作为模态变换矩阵,整机相应分解为两个共轭子结构。利用振型叠加原理,求得整机的动态特性的模态参数表达式。“共轭子结构解法”简化了复杂的计算过程,也适用于其它复模态分析计算。     

直线滚动导轨结合面参数对数控机床动态特性的影响

对某机床厂CKS6116卧式数控机床导轨结合面的静、动刚度与阻尼等参数特性进行了研究.首先利用静、动态特性实验得出机床的各项动态参数,然后用ANSYS有限元分析软件模拟和显示机床在考虑导轨结合面参数条件下的各阶模态下的振型和固有频率.最后对整个机床进行激振试验,验证了仿真参数的准确性.说明直线滚动导轨结合面的静、动刚度与阻尼对机床的动态特性具有很大的影响.     

利用状态空间法建立机床的动力学模型

本文利用状态空间法推导了在任意粘性阻尼情况下机床结构系统的质量、刚度和阻尼矩阵与模态参数的解析关系。先由模态参数算出机床结构系统的刚度和阻尼矩阵,再以这二个矩阵中元素的量级和排列情况作为一个判别准则,用来估计被研究的机床的刚度和阻尼布局,建立起其动力学模型的基本形式。然后利用拉格朗日第二类方程求出模型的含有未知动力学参数的刚度和阻尼矩阵,用之与由模态参数算得的刚度和阻尼矩阵相比较,得一组关于未知动力学参数的线性方程组,解之得诸动力学参数。作为实例,本文建立了MM7132机床结构系统有5个自由度的包括集中参数和分布参数的动力学模型。     

用DDS方法识别机床模态频率和薄弱模态

机床是一个多自由度、多变量随机输入的复杂动态系统。机床结构动态特性的研究是机床实验、设计和验收等项工作的重要理论基础。机床加工时受到动态切削过程各因素的影响,由于机床结构和切削过程两方面因素的交互作用,常可激发颤振,引起机床稳定性问题。确定机床主要模态和模态参数,以及机床结构影响颤振的薄弱模态是问题的关键。     

实模态分析条件的一点注记

文中对阻尼振幼系统实模态分析的条件问题作了进一步的讨论,给出了可解耦阻尼矩阵的空间结构,同时说明了实模态矩阵的确定问题。     

非比例阻尼结构复模态问题求解的矩阵摄动法

建立了一种改进的矩阵摄动法来求解非比例阻尼结构体系的模态特征值问题，即利用原体系无阻尼实模态问题的解，把实模态变换后的模态阻尼矩阵分解成比例和纯非比例两部分，以此定义一年摄动参数，运用摄动分析方法简捷地得到体系的复模态特征对的摄动解。     

用传递函数拟合法优化识别机床的复模态参数

本文从机床受相对激励的一般情况出发,推导了机床结构的传递函数和模态参数之间的关系,讨论了在非线性阻尼条件下机床结构模态参数的识别方法。在研究线性最优化模态参数识别方法时,本文首先叙述了解矛盾方程比解法方程在数值稳定性方面优越:然后提出采用改进的镜像变换法直接解矛盾方程,既可以提高运算速度又能获得较高的运算精度。     

机床支撑地脚结合部参数辨识方法

支撑地脚动态特性直接影响机床整机的动态特性,对地脚结合部进行参数辨识可以更准确地建立机床整机动力学模型。该文提出一种地脚结合部等效刚度和阻尼的辨识方法。将某床身试验台的地脚结合部等效为3向弹簧阻尼系统进行动力学建模,通过模态试验得到床身的模态频率与阻尼比,由此辨识出地脚结合部的等效刚度和阻尼。然而,该方法无法直接对任意支撑状态下的地脚等效参数进行辨识。针对这一问题,该文先对均匀质量床身对称支撑状态下的地脚结合部进行参数辨识,然后改变地脚所受正压力的大小,重复参数辨识过程,得出结合部参数与正压力的关系,用于计算任意承重状态下的地脚结合部参数。参数辨识结果表明,地脚结合部等效刚度和阻尼均随着正压力的增大而增大。通过有限元仿真对参数辨识结果进行了验证,考虑地脚参数的有限元模型仿真结果与试验结果一致。     

有相位差非平稳随机激励下系统的响应

线性系统在有相位差非平稳随机激励下的响应是工程研究中十分有意义的问题。本文在用有限元离散建立系统方程的基础上,在状态空间应用复模态理论推导了线性系统受非平稳随机激励的位移的均方响应,且给出了减缩模态准确地处理非经典阻尼的计算形式和多相位调制白噪声激励下的系统相关响应的解析表达式。该方法可以方便地处理桥梁结构或其它结构的集中阻尼问题。对比算例表明,在工程设计中考虑相位差的影响是十分必要的。     

一类振动问题中阻尼矩阵的等效方法及应用

多自由度振动系统中,很多问题的阻尼矩阵是确定的,但系统的模态关于这些阻尼矩阵不具有正交性,如果采用模态变换,由于阻尼矩阵不能化为对角矩阵的形式,因此不便于采用实模态迭加法进行振动分析．针对这一问题,本文提出一种阻尼矩阵的等效方法,即采用模态阻尼比对这类系统的实际阻尼进行等效,并考察其有效性,以便于采用模态迭加法对复杂多自由度系统进行随机振动分析．最后,采用该等效方法对某型号汽车进行随机振动分析,为改善该型号汽车的平顺性提供了建议．     

专用螺杆数控铣床的动态性能分析

以双铣刀螺杆专用数控铣床为研究对象,利用labVIEW软件和NI数据采集卡等采集机床振动信号,在Matlab软件中采用复模态指示函数法对机床进行试验模态分析,得出其固有频率和相关振型,对比有限元分析结果表明:机床横向振动是影响螺杆加工精度的主要因素,在机床设计时应予考虑.     

DESIGN SENSITIVITY ANALYSIS OF ROTATING MACHINERY BY MODAL SYNTHESIS METHOD

A new method which is a combination of sensitivity analysis and modal synthesis technique was applied to the simple calculation of design sensitivities of the dynamic characteristics of substructurally combined rotating systems. In this paper the free interface mode method was introduced as a basic tool for the modal synthesis technique. As an example, the sensitivities of the critical speeds of a high-specd winding mechanism on textile machine with respect to design modifications were obtained by the new method introduced in this paper and compared with the values obtained by using another method.     

基于变密度法的电解加工机床结构优化设计

为了提高复杂型面/型腔零件电解加工的精度和质量,开展了可实现直线和旋转复合进给运动的卧式电解加工机床的优化设计工作。使用UG软件对卧式机床进行三维建模,并将简化后的机床模型导入ANSYS Workbench软件中进行静力学分析,依据变形分布云图和应力分布云图分析机床结构刚度;对运动台结构进行模态分析,确定前6阶固有频率和振型,并采用变密度拓扑优化方法进行优化设计;最后,在考虑结构工艺性的基础上进行了结构再设计,实现了机床的轻量化设计目标。所研制出的电解加工机床具有足够的刚度和稳定性,可以满足实际加工的要求。研究结果对电解加工机床的设计应用具有一定的参考价值。     

悬吊质量结构减震性能的研究

论述了在高层建筑结构中利用悬吊质量摆减震的原理并对其减震性能进行了研究.通过对具有不同悬吊质量摆的高层建筑结构的自振特性及反应谱法地震反应分析,得出在高层建筑结构顶部几层设置几个质量摆且质量摆的频率和结构的基频相近时减震效果最好.用反应谱法对悬吊结构进行地震反应分析时,所考虑的振型数应为结构的第一振型和相应于结构振动的前几个振型.     

基于复小波变换的拉索结构阻尼比识别

采用复小波变换对结构自由响应信号进行分析,推导出信号小波变换的脊线包含结构频率与阻尼比信息;采用动态规划的方法提取小波脊线,用最小二乘拟合方法识别结构固有频率和阻尼比.并对一数值算例信号添加不同噪音进行分析,与对数衰减率法识别结果进行对比,验证了方法的有效性和抗噪性.数值算例结果表明：提出的方法能有效识别结构频率与阻尼比;与对数衰减率法相比,小波方法具有更高的稳定性和抗噪性.将提出的方法用于安装减震器拉索的试验研究,较好地识别出了结构模态频率和阻尼比.     

转子-阻尼器系统的振动分析

讨论一种立式单刚体转子系统的力学模型。重点讨论下阻尼器参数及转子惯性特性变化对转子系统的模态振型、模态频率、模态阻尼等参数的影响。以动力学普遍定理列运动方程。用复变量表示有关参数。直接用复矩阵的ＱＲ法或ＬＲ法求出系统的复特征值和复特征矢量。对系统振型随转速变化而发生的“换型”现象进行了较多的分析，了解这个力学现象对系统的参数优化是有用的。