加工中心諧響應(yīng)分析及兩方面結(jié)果綜合分析
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(tái)上的工件上，所以分析時(shí)在機(jī)床主軸前端施加一對(duì)副值大小為1000N 的簡(jiǎn)諧力（相當(dāng)于轉(zhuǎn)矩），提取工作臺(tái)上一點(diǎn)為響應(yīng)輸出點(diǎn)，分析機(jī)床250Hz內(nèi)的諧響 8 應(yīng)特性，分析步長(zhǎng)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(yáng) 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(jiàn)X以和ZI(彳，對(duì)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(dòng)，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(duì)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(dòng)，主軸箱立滑板沿Z向振動(dòng)。(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(duì)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(dòng)。(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(duì)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(dòng)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(duì) 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(tái)的前后擺動(dòng)。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(dòng)較為明顯，由此推斷立柱與床身結(jié)合面特 性參數(shù)對(duì)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。 表2.6修改參數(shù)后整機(jī)前20階鬧冇頻率（單位：Hz) 階次 3 4 5 6 7 8 9 10 11 頻率 45.5 52.1 86.8 115.4 122.2 155.4 175.4 187.3 201.1 階次 12 13 14 15 16 17 18 19 20 頻率 20.3 225.8 237.9 251.4 254.8 267.1 281.4 289.9 301.1 對(duì)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(dòng)較為明顯，由此也帶動(dòng)了立滑板和主軸箱的振動(dòng)，第8階為工 作臺(tái)的振動(dòng)，高階則主要是立滑板和主軸箱的振動(dòng)。高階振型對(duì)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(huì)出現(xiàn)這樣的情況，在研究整機(jī)動(dòng)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(duì)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(duì)SGM50A臥式加工中心的整體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)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(dòng)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(lèi)型和材料屬性，采用 ANSYS中的用戶(hù)自定義單元MARTIX27來(lái)模擬零件之間接觸面的動(dòng)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(tái)上一點(diǎn)為輸出點(diǎn)，提取了主軸與工作臺(tái)之間三個(gè)方向的相對(duì)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(duì)整機(jī)動(dòng)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(dòng)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(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！