本文關(guān)鍵詞：重型數(shù)控機(jī)床螺栓結(jié)合部動(dòng)力學(xué)建模及影響因素研究

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【摘要】：隨著對(duì)制造先進(jìn)機(jī)器所需的精密、復(fù)雜機(jī)床的需求日益增長，中國已經(jīng)成長為全球最大的機(jī)床市場，重型數(shù)控機(jī)床作為機(jī)械工業(yè)不可缺少的裝備，其性能的優(yōu)劣直接影響我國工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程和制造的水平。重型數(shù)控機(jī)床的結(jié)合部對(duì)機(jī)床整機(jī)性能影響很大。其中，30%-50%的靜剛度、超過50%的動(dòng)剛度取決于結(jié)合部，而對(duì)阻尼的影響達(dá)到了90%甚至更多。但是結(jié)合面的接觸變形比較復(fù)雜，在實(shí)際測量和建模中都不容易模擬其真實(shí)情況，尋求重型數(shù)控機(jī)床的整體性能就更為困難。因此，結(jié)合部的研究對(duì)重型數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)尤為重要。 本文首先調(diào)查了國內(nèi)外有關(guān)對(duì)機(jī)床結(jié)合部建模的方法和機(jī)床結(jié)合部特性研究的狀況，從赫茲接觸理論出發(fā)，在微觀層面上考慮機(jī)床結(jié)合面的接觸形式，并由此將機(jī)床結(jié)合面視為一種虛擬介質(zhì)進(jìn)行仿真，建立結(jié)合部虛擬介質(zhì)框架，利用赫茲接觸理論推導(dǎo)出結(jié)合部任意一點(diǎn)的接觸應(yīng)力，，計(jì)算該虛擬材料的特性參數(shù)，然后利用ANSYS Workbench求解結(jié)合部整體的固有頻率，提取前五階模態(tài)。 然后本文利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)技術(shù)，選擇模態(tài)方案，通過對(duì)支撐方式、測試點(diǎn)、激勵(lì)方式等方案的選取，得到結(jié)合部試件的測試信號(hào)，運(yùn)用一定的參數(shù)識(shí)別方法求出試件固有頻率和阻尼的真實(shí)值，之后跟理論得到的固有頻率進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)，對(duì)得到兩種固有頻率進(jìn)行擬合，證明理論模型建立是準(zhǔn)確的，可以用在重型機(jī)床理論建模中，也說明了虛擬介質(zhì)的推導(dǎo)公式可靠。 最后利用理論手段，通過修改動(dòng)力學(xué)模型的參數(shù)尺寸等研究了螺栓預(yù)緊力、機(jī)床材料和加工方式影響機(jī)床結(jié)合部的相關(guān)因素，得到了機(jī)床結(jié)合部特性與規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)合面 接觸理論 特性參數(shù) 模態(tài) 虛擬介質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題的研究目的及意義10-11
• 1.2.1 課題的研究目的10-11
• 1.2.2 課題研究的意義11
• 1.3 結(jié)合面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 結(jié)合面接觸理論研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 機(jī)床結(jié)合面影響因素研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 螺栓結(jié)合面虛擬介質(zhì)參數(shù)識(shí)別16-30
• 2.1 重型數(shù)控機(jī)床結(jié)合面幾何特性16-17
• 2.2 螺栓固定結(jié)合部建模方法分析17-21
• 2.2.1 接觸力學(xué)法17
• 2.2.2 彈簧阻尼法17-18
• 2.2.3 節(jié)點(diǎn)單元法18-19
• 2.2.4 虛擬介質(zhì)法19-20
• 2.2.5 四種建模方法比較20-21
• 2.3 螺栓結(jié)合部虛擬介質(zhì)解析模型21-29
• 2.3.1 螺栓結(jié)合部虛擬介質(zhì)的框架21-23
• 2.3.2 螺栓結(jié)合部任意點(diǎn)接觸應(yīng)力23-24
• 2.3.3 螺栓結(jié)合部虛擬介質(zhì)的彈性模量24-26
• 2.3.4 螺栓結(jié)合部虛擬介質(zhì)的泊松比26-28
• 2.3.5 螺栓結(jié)合部虛擬介質(zhì)的密度28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 機(jī)床螺栓結(jié)合部試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析30-46
• 3.1 試驗(yàn)?zāi)B(tài)理論基礎(chǔ)30-33
• 3.2 模態(tài)實(shí)驗(yàn)試件設(shè)計(jì)33-34
• 3.2.1 結(jié)合部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33
• 3.2.2 螺栓強(qiáng)度計(jì)算33-34
• 3.3 模態(tài)方案選擇與分析34-38
• 3.3.1 測試系統(tǒng)與支撐選取34-36
• 3.3.2 懸掛與激勵(lì)位置選取36-38
• 3.4 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備38-40
• 3.4.1 傳感器38-39
• 3.4.2 手錘39
• 3.4.3 放大器39
• 3.4.4 分析儀39-40
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析40-45
• 3.5.1 數(shù)據(jù)采集原理40-41
• 3.5.2 參數(shù)設(shè)置與注意事項(xiàng)41-42
• 3.5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與識(shí)別42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 機(jī)床螺栓結(jié)合部有限元仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證46-56
• 4.1 理論模態(tài)分析技術(shù)46
• 4.2 螺栓結(jié)合部單元有限元模型的建立46-50
• 4.2.1 虛擬介質(zhì)參數(shù)計(jì)算46-47
• 4.2.2 動(dòng)力學(xué)模型的建立47-48
• 4.2.3 模型前處理48-50
• 4.3 預(yù)應(yīng)力分析及結(jié)果50-51
• 4.4 模態(tài)分析及結(jié)果51-53
• 4.5 仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證53-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第5章 機(jī)床螺栓結(jié)合部影響因素分析56-60
• 5.1 螺栓預(yù)緊力對(duì)結(jié)合部影響56-57
• 5.2 機(jī)床材料對(duì)結(jié)合部影響57-58
• 5.3 加工表面粗糙度對(duì)結(jié)合部影響58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論與展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文64-65
• 致謝65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：994251