加工中心諧響應分析及兩方面結果綜合分析
模態(tài)分析反映了機床的物理屬性,，而要想知道機床在實際工作時的響應情況,，則需 進行諧響應分析。機床在實際工作時,，連接在主軸上的刀具相當于激勵輸入點,，該激勵響應作用在由 夾具固定在工作臺上的工件上，所以分析時在機床主軸前端施加一對副值大小為1000N 的簡諧力（相當于轉(zhuǎn)矩）,，提取工作臺上一點為響應輸出點,，分析機床250Hz內(nèi)的諧響 8 應特性，分析步長選擇1000,阻尼比設置為0.05,利用模態(tài)疊加法Mode Superposition計 算2.4兩方面結果綜合分析綜合以丨:兩方1⑴的分析結災,，||丨得;丨丨以K •些從木結論：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:.幣機笫4階枚態(tài)，U:頻半為47.9llz,，振型為立柱三個方向上的復合振動,，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 有較大的幅值,，對應整機第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 近時有較大的幅值,，尤其是Z向,，對應整機第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)時有較大的幅值，對應整機第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 應整機第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,。整機第 13階模態(tài)振型如圖2.7所示,。(6) 由上可知，機床在屮低轉(zhuǎn)速時立柱的振動較為明顯,，由此推斷立柱與床身結合面特 性參數(shù)對其有一定影響,。立柱床身之間采用12個M24的螺栓連接，現(xiàn)將其有限元模型 中該部分的結合面特性參數(shù)改為用M28的螺栓連接計算所得數(shù)據(jù),，再次進行整機模態(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 對比表可以看出，修改床身立柱結合面參數(shù)后的整機固有頻率有所提高,，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,。高階振型對應的剛度和阻尼值都較 大,，而該機床的轉(zhuǎn)速屬于中低速范圍實際情況中不會出現(xiàn)這樣的情況，在研究整機動態(tài) 特性時不關心高階頻率和振型。之后的章節(jié)將對立柱和Z向進給系統(tǒng)進行進-•步的分析 和優(yōu)化,。2.5本章小結本章首先對SGM50A臥式加工中心的整體結構及特點進行了簡單的介紹,，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合面和兩種滾動結合面在 有限元中的模擬方法,，在HyperMesh中劃分了網(wǎng)格并設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特性，在此基 礎上建立了 SGM50A整機有限元模型,；然后參照固定結合面模擬邊界條件,，將結合面 特性數(shù)據(jù)代入整機有限元模型中進行計算，得到了各階模態(tài)的頻率和振型,；再以主軸前 端為施力點工作臺上一點為輸出點,，提取了主軸與工作臺之間三個方向的相對位移幅頻 曲線；最后聯(lián)系兩方面的分析結果得出床身和立柱之間的結合面對整機動態(tài)性能影響較 大,，并指出機床的薄弱部件,，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)特性分析及關鍵部件的優(yōu)化”,，因為編輯困難導致有些函數(shù),、表格、圖片,、內(nèi)容無法顯示,，有需要者可以在網(wǎng)絡中查找相關文章！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡僅供學習參考,，轉(zhuǎn)載請注明,！