直線滾動導(dǎo)軌動力學(xué)特性解析及有限元建模.pdf

1、直線滾動導(dǎo)軌具有運(yùn)動靈敏度高、定位精度高、牽引力小、磨損小、潤滑維修簡便等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸取代了傳統(tǒng)的滑動直線導(dǎo)軌（重載機(jī)床除外），成為當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的重要功能部件。直線滾動導(dǎo)軌通常連接著工作臺和主軸箱，其動力學(xué)特性直接影響著機(jī)床的加工精度和加工效率。因而，測試、建模、分析滾動導(dǎo)軌的動力學(xué)特性是機(jī)床整機(jī)動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，對數(shù)控機(jī)床抗振性及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)也有著重要的意義。
　　本文以NSK公司生產(chǎn)的LH35型直線滾動導(dǎo)軌為研究對象，重點(diǎn)研究考

2、慮結(jié)合部特性的直線滾動導(dǎo)動力學(xué)特性建模問題，分別對直線滾動導(dǎo)軌進(jìn)行了解析建模和有限元建模，并通過多體動力學(xué)分析軟件及模態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了解析建模和有限元建模的正確性。并將導(dǎo)軌模型應(yīng)用到整機(jī)分析中，考察導(dǎo)軌結(jié)合部對整機(jī)性能的影響。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)總結(jié)了機(jī)床導(dǎo)軌結(jié)合部的研究方法和研究現(xiàn)狀，對目前學(xué)者們提出的各種導(dǎo)軌結(jié)合部動力學(xué)模型進(jìn)行了分類，列舉了5種導(dǎo)軌結(jié)合部的處理方法，包括用彈簧阻尼單元模擬結(jié)合部、用解析表達(dá)式描述結(jié)合部特

3、性、用假想材料模擬結(jié)合部特性、用自創(chuàng)的結(jié)合部單元來模擬結(jié)合部、用接觸單元模擬結(jié)合部特性，并對5種處理方法進(jìn)行了簡單的評價(jià)。
　　(2)在前人動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用彈簧阻尼單元，以LH35型直線滾動導(dǎo)軌為研究對象，對其進(jìn)行了解析建模。應(yīng)用拉格朗日方法，建立了五自由度耦合方程，求得直線滾動導(dǎo)軌五階固有頻率的解析表達(dá)式，并帶入相應(yīng)的參數(shù)，解得五階固有頻率數(shù)值，并在ADAMS中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證了解析建模的正確性。
　　(3)應(yīng)

4、用添加假想材料方法，對導(dǎo)軌進(jìn)行了靜力分析;應(yīng)用添加彈簧阻尼單元，對導(dǎo)軌進(jìn)行了模態(tài)分析，求得直線滾動導(dǎo)軌的前五階固有頻率及對應(yīng)的模態(tài)振型;對模態(tài)分析所用模型，對導(dǎo)軌進(jìn)行了諧響應(yīng)分析。
　　(4)應(yīng)用B&K等設(shè)備進(jìn)行了直線滾動導(dǎo)軌的模態(tài)實(shí)驗(yàn)，獲得滑塊響應(yīng)點(diǎn)的振動響應(yīng)，得到導(dǎo)軌系統(tǒng)的頻響圖，進(jìn)而得到固有頻率及阻尼比，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與解析結(jié)果和有限元分析結(jié)果進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了解析建模及有限元建模的合理性。
　　(5)建立了包含導(dǎo)軌的立