重心驅動直線運動臺的動力學特性仿真與分析.pdf

1、近年來隨著數(shù)控機床加工中心向高速、高效和高精等方向的發(fā)展，產(chǎn)品的加工質量及效率都有了質的飛躍。為了提高機床加工精度的保持性和可靠性，對其自身動態(tài)性能的要求也越來越高。然而在高速、高加速度或者大載荷、大位移等非常規(guī)工況下，機床在加工過程中都會產(chǎn)生不同程度的振動及噪聲等有害因素，進而降低了加工質量。研究表明，進給驅動機構的動態(tài)特性好壞將對機床的加工質量和效率產(chǎn)生顯著的影響，也是決定數(shù)控機床能否達到高速高精的關鍵因素。
　　重心驅動（D

2、rive at center of gravity, DCG）是一種新型高效的進給驅動方式，相比傳統(tǒng)驅動擁有更好的動態(tài)性能。本文以雙絲杠配置實現(xiàn)的重心驅動直線運動臺為研究對象，分別從理論、試驗、仿真三個方面對比驗證了重心驅動機構的突出優(yōu)勢;重點研究了DCG結構及導軌結合面等關鍵設計參數(shù)對其動態(tài)性能的影響趨勢，為重心驅動系統(tǒng)設計方法提供了參考依據(jù)。
　　本文的主要研究內容如下:
　　(1)總結學習了國內外相關領域的文獻，詳細介

3、紹了目前進給驅動實現(xiàn)的方式及優(yōu)缺點，在此基礎上提出了重心驅動機構研究的目的及意義。
　　(2)建立了重心驅動直線運動臺的動力學模型，推導振動微分方程，得到驅動系統(tǒng)的六階固有頻率及各坐標軸位置響應表達式;對重心驅動系統(tǒng)結構分析引入了Steiner距離，提出重心驅動設計的幾個原則。
　　(3)通過動態(tài)測試試驗及虛擬樣機仿真分析兩種方法對比研究了重心驅動與非重心驅動在高、低速度工況下驅動系統(tǒng)的振動響應情況，驗證了重心驅動系統(tǒng)相比傳

4、統(tǒng)非重心驅動系統(tǒng)可以有效的抑制振動的產(chǎn)生。
　　(4)利用ANSYS軟件的APDL語言對簡化的重心驅動直線運動臺進行有限元建模，在考慮導軌滑塊結合面的影響下對其進行模態(tài)分析，得到了前六階固有頻率;以固有頻率作為衡量其動態(tài)性能優(yōu)劣的指標，選取影響動態(tài)性能較大的因素作為關鍵設計參數(shù)，研究在不同的參數(shù)下各階固有頻率的變化規(guī)律，總結出優(yōu)化的原則。
　　(5)在模態(tài)分析的基礎上對重心驅動直線運動臺進行動力學特性研究，分析了持續(xù)周期載荷