閉式高速精密壓力機非線性隔振及動態(tài)響應特性研究.pdf

1、高速壓力機屬于“少無切削類”高效工作母機，符合潔凈生產(chǎn)和綠色生產(chǎn)的要求，廣泛應用于航空航天、汽車制造、交通運輸、電子元器件制造等重要工業(yè)部門。隨著高速壓力機不斷向高速度、高效率、高精度和高柔性的方向前進，其振動性能和動態(tài)設計問題日益成為瓶頸。因此，開展壓力機的振動隔離與動態(tài)響應特性研究對提高壓力機的沖壓速度和動靜態(tài)精度具有重要的理論意義和應用價值。
　　 依托江蘇省科技成果轉化項目“伺服電機驅動數(shù)控精密壓力機”(BA200803

2、0)，結合企業(yè)委托課題“JF75G高速壓力機動態(tài)優(yōu)化設計”，本文以閉式高速精密壓力機為研究對象，對閉式高速精密壓力機的非線性隔振、系統(tǒng)動態(tài)響應特性及組合機身動態(tài)優(yōu)化設計等關鍵技術展開理論和實驗研究。論文的主要研究工作如下:
　　 1.以碟形彈簧為研究對象，提出將能量法應用到碟形彈簧的分析模型中，深入研究碟形彈簧的載荷變形等非線性特性，并與試驗數(shù)據(jù)對比，驗證能量法的正確性。分析結果表明，與傳統(tǒng)的A-L近似解相比，基于能量法獲得的解

3、析解具有更高的分析精度。在此基礎上，根據(jù)閉式高速精密壓力機的沖擊載荷和振動特性，設計以碟形彈簧為主要隔振元件的非線性組合隔振器。
　　 2.對非線性組合隔振器進行力學性能靜載與動載試驗，研究非線性組合隔振器的靜承載能力、動載荷作用下的等效剛度與等效阻尼及其變化規(guī)律。在此基礎上，探索加載次數(shù)、動態(tài)載荷加載頻率以及復合材料聚氨酯片等因素對隔振器力學性能的影響規(guī)律。試驗結果表明，非線性組合隔振器具有承載能力大，耗散性能強以及性能穩(wěn)定等

4、特點。
　　 3.在深入研究碟形彈簧不同組合形式下剛度與阻尼的非線性特性的基礎上，提出一種碟形彈簧干摩擦阻尼等效方法，建立非線性組合隔振系統(tǒng)的數(shù)學模型并進行數(shù)值模擬。通過與未簡化模型的仿真數(shù)據(jù)對比，驗證該等效方法的正確性。在不同沖擊載荷方式下，探索非線性組合隔振器的各個結構參數(shù)對其隔振特性的影響。分析結果表明，在沖擊載荷作用下，隔振器剛度與阻尼的非線性特性不僅能夠縮短響應的衰減時間，而且能顯著減小響應峰值。
　　 4.對

5、安裝非線性組合隔振器的高速精密壓力機系統(tǒng)進行合理抽象與簡化，建立非線性隔振支承下閉式高速精密壓力機系統(tǒng)動力學模型，通過數(shù)值仿真得到打樁工況下，壓力機系統(tǒng)時域與頻域范圍內的動態(tài)響應，并與試驗數(shù)據(jù)對比，驗證了模型的合理性和正確性。仿真結果表明，與傳統(tǒng)金屬彈簧隔振器相比，非線性組合隔振器的隔振性能更優(yōu)。在此基礎上，探索非線性隔振支承下閉式高速精密壓力機系統(tǒng)各個結構參數(shù)對其傳遞到地基的加速度響應峰值的影響。分析結果表明，組合機身各部件剛度是影響

6、傳遞到地基響應峰值的關鍵因素，這為機身的結構優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)。
　　 5.對閉式高速精密壓力機進行隔振性能與動態(tài)精度試驗，在時域與頻域范圍內，測試加裝不同隔振器時高速壓力機底座與地基的動態(tài)響應特性，探索加裝不同隔振器對壓力機動態(tài)精度的影響。試驗結果表明，非線性組合隔振器不僅大幅降低了底座和地基的振動響應，實現(xiàn)了寬頻范圍內的隔振與緩沖，而且顯著改善了壓力機的沖壓精度。
　　 6.利用拓撲優(yōu)化方法對閉式高速精密壓力機組