模態(tài)分析反映了機(jī)床的物理屬性,而要想知道機(jī)床在實(shí)際工作時(shí)的響應(yīng)情況,則需 進(jìn)行諧響應(yīng)分析。
機(jī)床在實(shí)際工作時(shí),連接在主軸上的刀具相當(dāng)于激勵(lì)輸入點(diǎn),該激勵(lì)響應(yīng)作用在由 夾具固定在工作臺上的工件上,所以分析時(shí)在機(jī)床主軸前端施加一對副值大小為1000N 的簡諧力(相當(dāng)于轉(zhuǎn)矩),提取工作臺上一點(diǎn)為響應(yīng)輸出點(diǎn),分析機(jī)床250Hz內(nèi)的諧響應(yīng)特性,分析步長選擇1000,阻尼比設(shè)置為0.05,利用模態(tài)疊加法Mode Superposition計(jì) 算
2.4兩方面結(jié)果綜合分析
綜合以丨:兩方1⑴的分析結(jié)災(zāi),||丨得;丨丨以K •些從木結(jié)論:
C1)山丨t3.2 U)、閣 3.2 (h)和陽 3.2 U)叫7]•山,彳頻特線/|;5(川 附近均介較火l'l%V;值,尤U:見X以和ZI(彳,對hV:.幣機(jī)笫4階枚態(tài),U:頻半為47.9llz,
振型為立柱三個(gè)方向上的復(fù)合振動,其屮X向和Z向的振幅較大。
(2) 由圖3.2 (a)和圖3.2 (c)可看出,X向和Z向的幅頻特性曲線75Hz附近時(shí) 有較大的幅值,對應(yīng)整機(jī)第5階模態(tài),其頻率為75.9Hz,振型為立柱兩側(cè)沿X向異向 振動,主軸箱立滑板沿Z向振動。
(3) 由圖3.2 (b)和圖3.2 (c)可看出,Y向和Z向的幅頻特性曲線在150Hz附 近時(shí)有較大的幅值,尤其是Z向,對應(yīng)整機(jī)第9階模態(tài),其頻率為156.8Hz,振型為立 柱,主軸箱及立滑板中部沿Z向扭振,同時(shí)存在一定的上下振動。
(4) 山圖3.2 (b)和圖3.2 (c)可看出,Y向和Z向的幅頻特性曲線在180?190Hz 范圍內(nèi)時(shí)有較大的幅值,對應(yīng)整機(jī)第12階模態(tài),其頻率為187.6Hz,振型為主軸箱沿中 間面扭振,其中在Z方向上的振動較為明顯。
(5) 由圖3.2 (c)可看出,Z方向的幅頻特性曲線在210Hz附近有較大的幅值,對 應(yīng)整機(jī)第13階模態(tài),其頻率為207.8Hz,振型為立滑板及工作臺的前后擺動。整機(jī)第 13階模態(tài)振型如圖2.7所示。
(6) 由上可知,機(jī)床在屮低轉(zhuǎn)速時(shí)立柱的振動較為明顯,由此推斷立柱與床身結(jié)合面特 性參數(shù)對其有一定影響。立柱床身之間采用12個(gè)M24的螺栓連接,現(xiàn)將其有限元模型 中該部分的結(jié)合面特性參數(shù)改為用M28的螺栓連接計(jì)算所得數(shù)據(jù),再次進(jìn)行整機(jī)模態(tài) 分析,提取前20階模態(tài),其中前兩階為絲杠自身膨脹,第3~20階頻率如表2.6所示。
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表2.6修改參數(shù)后整機(jī)前20階鬧冇頻率(單位:Hz)
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對比表可以看出,修改床身立柱結(jié)合面參數(shù)后的整機(jī)固有頻率有所提高,且高階頻率提高的幅度比低階大,證明了該推斷是正確的。
中低階時(shí)立柱的振動較為明顯,由此也帶動了立滑板和主軸箱的振動,第8階為工 作臺的振動,高階則主要是立滑板和主軸箱的振動。高階振型對應(yīng)的剛度和阻尼值都較 大,而該機(jī)床的轉(zhuǎn)速屬于中低速范圍實(shí)際情況中不會出現(xiàn)這樣的情況,在研究整機(jī)動態(tài) 特性時(shí)不關(guān)心高階頻率和振型。之后的章節(jié)將對立柱和Z向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)-•步的分析 和優(yōu)化。
2.5本章小結(jié)
本章首先對SGM50A臥式加工中心的整體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)進(jìn)行了簡單的介紹,建立了適 合有限元網(wǎng)格劃分的三維CAD模型,接著闡述了一種固定結(jié)合面和兩種滾動結(jié)合面在 有限元中的模擬方法,在HyperMesh中劃分了網(wǎng)格并設(shè)置了單元類型和材料屬性,采用 ANSYS中的用戶自定義單元MARTIX27來模擬零件之間接觸面的動力學(xué)特性,在此基 礎(chǔ)上建立了 SGM50A整機(jī)有限元模型;然后參照固定結(jié)合面模擬邊界條件,將結(jié)合面 特性數(shù)據(jù)代入整機(jī)有限元模型中進(jìn)行計(jì)算,得到了各階模態(tài)的頻率和振型;再以主軸前 端為施力點(diǎn)工作臺上一點(diǎn)為輸出點(diǎn),提取了主軸與工作臺之間三個(gè)方向的相對位移幅頻 曲線;最后聯(lián)系兩方面的分析結(jié)果得出床身和立柱之間的結(jié)合面對整機(jī)動態(tài)性能影響較 大,并指出機(jī)床的薄弱部件,為之后的優(yōu)化指明方向。
本文采摘自“SGM50A臥式加工中心動態(tài)特性分析及關(guān)鍵部件的優(yōu)化”,因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示,有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章!本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考,轉(zhuǎn)載請注明!
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