【摘要】：本文以某超精密加工機床為研究背景,采用Materials Studio、LAMMPS等軟件建立了主軸分子動力學(xué)模型,分析了軸承剛度的影響因素;采用ABAQUS建立了機床有限元模型,并設(shè)計了雙層隔振體系,進行了隔振前后主軸位移響應(yīng)分析。主要研究內(nèi)容如下:1)基于分子動力學(xué)原理,綜合使用Materials Studio、LAMMPS等軟件建立了主軸軸向模型及徑向模型,分析了不同油膜厚度、不同主軸轉(zhuǎn)速、不同進油壓強等因素對軸承剛度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:在本文主軸工作狀態(tài)下,軸承剛度隨油膜膜厚變化呈現(xiàn)先增后減變化趨勢;軸承剛度與主軸轉(zhuǎn)速、進油壓強均呈正相關(guān);2)對該超精密機床進行了試驗?zāi)B(tài)分析,得到機床前16階固有頻率、阻尼比、振型圖等固有動力學(xué)屬性,發(fā)現(xiàn)前8階固有頻率與環(huán)境微振動頻率范圍基本重合;采用ABAQUS建立機床有限元模型,并進行模態(tài)分析,前8階固有頻率與實測頻率較為吻合,最大誤差不超過6.40%,并且振動特征與實測振動特征一致,證實了模型的有效性;3)采用Matlab生成白噪聲隨機信號以模擬環(huán)境微振動,將振動信號同時從X、Y、Z三個方向加載于機床模型中,得到16種組合試驗下主軸位移響應(yīng)。結(jié)果表明:環(huán)境微振動下主軸三個方向的位移響應(yīng)均超出加工精度要求,必須進行隔振設(shè)計;4)針對該超精密機床設(shè)計采用雙層隔振體系,對該隔振體系進行環(huán)境微振動下主軸位移響應(yīng)分析。分析結(jié)果表明:機床經(jīng)過隔振后,主軸三個方向位移響應(yīng)均產(chǎn)生較大幅度降低,滿足超精密加工要求;5)分別考慮上下層不同隔振器剛度、阻尼比、不同中間質(zhì)量塊與機床質(zhì)量比等隔振參數(shù)設(shè)置對隔振效果的影響。模擬結(jié)果表明:隨彈簧剛度增大,主軸三個方向位移響應(yīng)增大,且改變上層或下層彈簧剛度對體系隔振效果影響近似;隨阻尼比改變,主軸三個方向位移響應(yīng)減小,且改變上層隔振器阻尼比效果更明顯;隨質(zhì)量比的改變,主軸位移響應(yīng)先減小后增大,在質(zhì)量比接近1時隔振效果較好。
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１．２超精密加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀逡逑隨著航空航天工程、核工程、精密測量儀器等領(lǐng)域?qū)ぜ鹊囊笤絹碓礁撸义暇芗庸ぜ夹g(shù)得到了迅速發(fā)展，圖１．２展示了邋２０世紀４０年代以來加工精度的發(fā)展過程［８］。逡逑目前超精密加工主要劃分為以下四個領(lǐng)域：超精密切削加工；超精密磨削加工；超精密逡逑拋光加工；超精密特種加工等。逡逑加Ｊ：方法與設(shè)備逡逑］ｎｎ邋＼邐車削、銑削逡逑１０Ｑｒ—＼￣邐ｒ邐—＿ｉ邐逡逑邐一迅＇一魅邋＿逡逑、邐，勵、搪孔、逡逑Ｉ邐邐逡逑５邋Ｍ邋＼邐密加工邐楮密磨削或車削逡逑Ｓ邋０，，１邋—邋￣邐——一＿５邋或邋ｉ邋蘺祜逡逑＝0？0邋丨Q孀

本文編號：2627034