加入模擬振動(dòng)源分析爬行|加工中心
4利用振動(dòng)抑制爬行的仿真分析4.1加入模擬振動(dòng)源分析爬行根據(jù)爬行的ADAMS仿真模型,，在導(dǎo)軌加入模擬振動(dòng)源[46~52]來(lái)模擬在現(xiàn)實(shí)中機(jī)床在工作時(shí)導(dǎo)軌出現(xiàn)振動(dòng),?；贏DAMS中的View平臺(tái)，在導(dǎo)軌上添加移動(dòng)副,，加入驅(qū)動(dòng)速度,，調(diào)整合適的速度參數(shù)，設(shè)置驅(qū)動(dòng)速度仍為8mm/s,工作臺(tái)質(zhì)量15Kg,靜動(dòng)摩擦系數(shù)之差為0.05,系統(tǒng)的彈簧剛度和阻尼分別為1000N/mm和IN.s/mm,后加入的移動(dòng)副參數(shù)設(shè)置最初值為零,，在此參數(shù)下仿真結(jié)果圖和圖3.2完全一致,。添加了移動(dòng)副的ADAMS模型圖如下所示：圖4.1加入振動(dòng)源的爬行ADAMS仿真模型將圖4.2與圖3.2比較可以看出，通過(guò)在導(dǎo)軌上加入虛擬振動(dòng)源能夠改善爬行,，模型在自身運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象時(shí),，導(dǎo)軌不斷輸入模擬的振動(dòng)源來(lái)抵消模型自身產(chǎn)生的振動(dòng)，來(lái)減少爬行,。在振幅不變的情況下,，單純分析頻率，在一定周期內(nèi),，頻率越大對(duì)改善爬行越有幫助,，可以預(yù)計(jì)到，在不同的周期中不同頻率會(huì)對(duì)爬行造成不同的影響,。在圖4.2(a)中,，當(dāng)運(yùn)動(dòng)函數(shù)為sin(8t)時(shí)，進(jìn)給系統(tǒng)在4.53s以前出現(xiàn)持續(xù)的速度波動(dòng),，4.53s以后速度波動(dòng)消失,，速度趨于穩(wěn)定，且速度波動(dòng)最高達(dá)到79.61mm/s,，其加速度曲線圖對(duì)應(yīng)圖4.3(a)從圖中可以看出正向加速度和反向加速度******值分別為25135mm/s_2和-9903mm/s_2;圖4.2(b)當(dāng)運(yùn)動(dòng)函數(shù)為sin(15t)時(shí),，進(jìn)給系統(tǒng)在2.4s以前出現(xiàn)持續(xù)的速度波動(dòng)，2.4s以后速度趨于穩(wěn)定,，且速度波動(dòng)最高值為89.63mm/s,對(duì)應(yīng)圖4.3(b)從圖中可以看出正向加速度和反向加速度******值分別為21832mm^2和-14658mm/s'圖4.2(c)當(dāng)運(yùn)動(dòng)函數(shù)為sin(18t)時(shí)進(jìn)給系統(tǒng)在1.83s以前出現(xiàn)持續(xù)的速度波動(dòng),，1.83s以后速度趨于平穩(wěn)達(dá)到驅(qū)動(dòng)速度，且速度波動(dòng)出現(xiàn)的最高值為69.52mm/s對(duì)應(yīng)圖4.3(c)從圖中可以看出正向加速度和反向加速度******值分別為19375mm^2和-18450mm^2;圖4.2(d)當(dāng)運(yùn)動(dòng)函數(shù)為sin(24t),，進(jìn)給系統(tǒng)在0.7s以前出現(xiàn)速度波動(dòng),，0.7s以后速度波動(dòng)消失，達(dá)到了預(yù)設(shè)的驅(qū)動(dòng)速度,，且速度波動(dòng)出現(xiàn)的最高值為38.47mm/s,對(duì)應(yīng)圖4.3(d)從圖中可以看出正向加速度和反向加速度******值分別為18999mm/s_2和-9022mm/s_2,。根據(jù)圖4.2和圖4.3的比較分析后，將頻率從8到24(總共17個(gè)頻率值）依次進(jìn)行仿真,，通過(guò)對(duì)頻率從8到24的運(yùn)動(dòng)分析得到了頻率與爬行持續(xù)時(shí)間的關(guān)系曲線圖如圖4.4所示,；頻率與速度波動(dòng)時(shí)最高速度的關(guān)系曲線圖，如圖4.5所示,；以及頻率與******正向加速度和反向加速度的關(guān)系曲線圖,，如圖4.6所示,。從圖4.4中可以看出，隨著頻率的增大,，振動(dòng)持續(xù)的時(shí)間與頻率關(guān)系呈現(xiàn)不規(guī)則的變化,，但是總體上看，卻是先減小后增大再減小的波動(dòng)狀態(tài),，在圖中頻率為9和17對(duì)應(yīng)的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間為5s,，說(shuō)明在整個(gè)仿真時(shí)間斷內(nèi)，系統(tǒng)一直處于爬行狀態(tài),，而且從圖4.4也可以看出,，當(dāng)頻率為12時(shí)振動(dòng)持續(xù)的時(shí)間最短；從圖4.5可以看出,，速度波動(dòng)的最高速度與頻率的關(guān)系也是呈現(xiàn)不規(guī)則的變化,，可以看出當(dāng)頻率為9、15和17時(shí)最高速度都達(dá)到了90mm/S,并且在整個(gè)頻率變化的過(guò)程中,，出現(xiàn)了多次不同頻率卻有著相同最高波動(dòng)速度的情況，如頻率為13與14及頻率為21與22時(shí)的情況,，這也說(shuō)明了,，改變頻率不一定會(huì)改變速度波動(dòng)的最高值，并且圖4.5顯示,，當(dāng)頻率為12時(shí)速度波動(dòng)的最高值最?。粡膱D4.6中可以看出：相比較正向******加速度變化,，反向******加速度變化相對(duì)較穩(wěn)定,，在頻率為11和12時(shí)正向******加速度最小，且頻率為12與頻率為13時(shí)及頻率為10與頻率為11的正向******加速度變化率******,，當(dāng)頻率為22時(shí)系統(tǒng)反向******加速度最小,，通過(guò)圖4.4到圖4.6三幅圖的綜合分析可以看出，當(dāng)頻率為12時(shí),，不僅進(jìn)給系統(tǒng)的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間最短,，而且速度波動(dòng)的最高值也是最小的，由此可知在所選的17組頻率中,，當(dāng)頻率為12時(shí),，振動(dòng)對(duì)爬行現(xiàn)象的改善************。圖4.7為當(dāng)頻率為12時(shí)系統(tǒng)的速度變化曲線圖（左）和加速度變化曲線圖（右）,。為了進(jìn)一步細(xì)化改變加入振動(dòng)頻率對(duì)系統(tǒng)爬行現(xiàn)象的改善效果,，對(duì)頻率為12附近的頻率進(jìn)行深入分析，將頻率分別設(shè)定為11.7,、11.8,、11.9,、12、12.1,、12.2,、12.3,則仿真對(duì)應(yīng)的速度變化曲線圖如圖4.8所示（頻率為12的速度變化曲線圖如圖4.7(左））。從圖4.8可以看出當(dāng)頻率為11.7和12.3時(shí)系統(tǒng)的速度波動(dòng)很大,，而且?guī)缀醮嬖谟谡麄€(gè)仿真時(shí)間段內(nèi),，即這兩個(gè)頻率的爬行現(xiàn)象明顯，當(dāng)頻率為12.2時(shí)爬行持續(xù)時(shí)間為2s,，而頻率在11.8到12.1之間時(shí)系統(tǒng)的速度變化處于穩(wěn)定狀態(tài),。所以通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入的振動(dòng)頻率保持在11.8到12.1之間時(shí)系統(tǒng)的爬行現(xiàn)象改善************,。從加速度變化曲線圖也可以得到相同的結(jié)論,，如圖4.9所示。圖4.9不同頻率下系統(tǒng)加速度變化曲線圖通過(guò)以上的分析可以看出：在運(yùn)用同振幅不同頻率的振動(dòng)來(lái)改善進(jìn)給系統(tǒng)爬行的過(guò)程中,，選擇不同的頻率對(duì)爬行改善效果變化較大,，規(guī)律表現(xiàn)不明顯，通過(guò)對(duì)選擇頻率8到24區(qū)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真模擬,，發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率為12時(shí)振動(dòng)對(duì)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的爬行現(xiàn)象改善最明顯,，進(jìn)一步對(duì)頻率12附近的頻率進(jìn)行細(xì)化分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)振動(dòng)的頻率選擇在11.8到12.1之間時(shí)對(duì)爬行現(xiàn)象的改善可以得到很好的效果,。即通過(guò)上述仿真得到了同振幅下頻率的最優(yōu)區(qū)間為11.8到12.1,。當(dāng)振動(dòng)函數(shù)設(shè)置為4sin(8t)時(shí)，爬行持續(xù)時(shí)間為2.73s,，在爬行持續(xù)時(shí)間內(nèi),，速度波動(dòng)******值為88.48mm/s,期間對(duì)應(yīng)的加速度變化曲線如圖4.11中的4sin(8t)，圖中顯不正向******加速度為18918mm/s2,，反向******加速度為-11679mm/s2;當(dāng)振動(dòng)函數(shù)設(shè)置為9sin(8t)時(shí),，爬行持續(xù)時(shí)間為3.17s，在爬行持續(xù)時(shí)間內(nèi),，速度波動(dòng)******值為69.31mm/s,期間對(duì)應(yīng)的加速度變化曲線如圖4.11中的9sin(8t),，圖中顯示正向******加速度為18738mm/s2,反向******加速度為-17895mm/s2;當(dāng)振動(dòng)函數(shù)設(shè)置為16sin(8t)時(shí)，爬行持續(xù)時(shí)間為2.3s,在爬行持續(xù)時(shí)間內(nèi),，速度波動(dòng)******值為78.49mm/s,期間對(duì)應(yīng)的加速度變化曲線如圖4.11中的16sin(8t),，圖中顯示正向******加速度為25037mm/s2,反向******加速度為-11911mm/s2;當(dāng)振動(dòng)函數(shù)設(shè)置為21sin(8t)時(shí)，爬行持續(xù)時(shí)間為5s,即在仿真的整個(gè)時(shí)間段內(nèi),，系統(tǒng)爬行現(xiàn)象并未消失,，在爬行持續(xù)時(shí)間內(nèi)，速度波動(dòng)******值為69.31mm/s,期間對(duì)應(yīng)的加速度變化曲線如圖4.11中的21sin(8t),圖中顯示正向******加速度為19499mm/s2,反向******加速度為-14382mm/s2。根據(jù)上面的變化規(guī)律,，將頻率為8且幅值為4到21的17組數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析,，根據(jù)每組不同頻率的結(jié)果，繪制了幅值與爬行持續(xù)時(shí)間關(guān)系曲線如圖4.12所示,、幅值與速度波動(dòng)******值關(guān)系曲線如圖4.13所示以及幅值與正向******加速度和反向******加速度變化曲線,。隨著幅值的變化，爬行持續(xù)的時(shí)間處于波動(dòng)狀態(tài),，即改變幅值對(duì)于爬行持續(xù)時(shí)間并不能找出一定的規(guī)律性變化,，圖中爬行持續(xù)時(shí)間超過(guò)5s時(shí)意味著在整個(gè)仿真時(shí)間段內(nèi)，爬行現(xiàn)象并未消失,，對(duì)應(yīng)設(shè)定的參數(shù)并不能消除或改善爬行現(xiàn)象,。然而在選擇的17組幅值中，當(dāng)幅值為7和20時(shí)爬行持續(xù)時(shí)間相近且最短,，其次是幅值為6和17時(shí)的爬行持續(xù)時(shí)間較短,。從圖4.13中可以看出當(dāng)幅值為6時(shí)速度波動(dòng)的******值最小，其次是幅值為20時(shí)的速度波動(dòng)******值較小,。從圖4.14可以看出當(dāng)幅值為20時(shí)爬行過(guò)程中******正向加速度和******反向加速度最小,。故綜合圖412到圖4.14的分析可以得出，在選擇的17組幅值中,，當(dāng)幅值為20時(shí),，產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)爬行現(xiàn)象改善************。當(dāng)加入振動(dòng)的幅值為20時(shí),，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的速度變化曲線如圖4.15(a)，加速度變化曲線如圖4.15(b),。圖4.15運(yùn)動(dòng)函數(shù)設(shè)定為20sin(8t)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)給速度和加速度變化曲線比較圖4.2(a),，圖4.3(a)和圖4.15可以看出，當(dāng)輸入振動(dòng)振幅為20時(shí)對(duì)系統(tǒng)爬行有很好的改善效果,。為了進(jìn)一步細(xì)化改變加入的振動(dòng)振幅對(duì)系統(tǒng)爬行現(xiàn)象的改善效果,，對(duì)振幅為20附近的振幅進(jìn)行深入分析，振幅設(shè)定分別為19.7,、19.8,、19.9、20,、21.1,、21.2、21.3,則仿真對(duì)應(yīng)的速度變化曲線圖如圖4.16所示（幅值為20的速度變化曲線圖如圖4.15(a)),。由圖4.16及圖4.15(a)可以看出在幅值小于20和大于20.1時(shí),，系統(tǒng)爬行現(xiàn)象明顯，而當(dāng)幅值在20到20.1之間時(shí)，爬行持續(xù)時(shí)間最短,，速度變化最小,，所以得到了當(dāng)輸入的振動(dòng)頻率為8時(shí)改善爬行現(xiàn)象最優(yōu)的幅值范圍為20到20.1。通過(guò)對(duì)不同幅值速度曲線的分析,，相對(duì)應(yīng)的加速度的變化曲線也可以得到相同的結(jié)論,，如圖4.17所示。通過(guò)4.1.1節(jié)和4.1.2節(jié)的分析發(fā)現(xiàn),，改變加入振動(dòng)的頻率和幅值可以起到改善機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的爬行現(xiàn)象,，并且在所選的17組頻率和17組幅值仿真中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入函數(shù)為sin(12t)時(shí)改善************,。根據(jù)函數(shù)sin(12t)時(shí)的仿真結(jié)果,，我們下面進(jìn)一步對(duì)它的最優(yōu)幅值進(jìn)行進(jìn)一步討論，從而得出在最優(yōu)的頻率基礎(chǔ)上改善爬行************的幅值的取值范圍,。下面分別取sin(12t)的幅值分別為0.9,、0.91、0.99,、1,、1.01、1.09,、1.1,，得到幅值在0.9到1.1之間時(shí)的系統(tǒng)進(jìn)給速度變化曲線如圖4.18和系統(tǒng)進(jìn)給加速度變化曲線如圖4.19。從圖4.18和4.19可以看出當(dāng)輸入振動(dòng)函數(shù)為sin(12t)時(shí),，幅值在大于0.91到小于1.09之間時(shí),，系統(tǒng)的進(jìn)給速度變化曲線和加速度的變化曲線保持不變，即幅值在這個(gè)范圍內(nèi)爬行現(xiàn)象是相對(duì)穩(wěn)定的,。綜合對(duì)運(yùn)動(dòng)函數(shù)為sin(12t)的分析可知：當(dāng)幅值在0.91到1.09,頻率在11.8到12.1時(shí),，加入的振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)爬行現(xiàn)象的改變************。本文采摘自“振動(dòng)對(duì)精工機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)爬行的影響”,，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,！