直线进给平台运动特性分析与试验研究

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随着社会的发展,直线导轨滚珠丝杆副直线进给平台向高效、高速、高精度的方向发展,也达到了越来越高的技术要求,具有了更好的动态特性,滚珠丝杆副直线进给平台也将被更广泛的使用。作为生产加工中常用的功能部件,滚珠丝杠副直线进给平台的动态特性将对整体系统的动态特性有着重要的影响。  以滚珠丝杠副直线进给平台为研究对象,建立了动力学模型和刚柔耦合模型,并且通过将理论方法和实验相结合的方法对滚珠丝杠副直线进给平台进行动态特性分析,在此基础上为滚珠丝杠副直线进给平台参数的优化选择和提高系统的稳定性提供保证。本论文的主要研究内容如下:  (1)简要说明了滚珠丝杠副直线进给平台的工作原理和性能要求,对国内外关于滚珠丝杠副直线进给平台的研究现状进行了综述,提出论文的研究内容。  (2)对滚珠丝杠副直线进给平台进行了动力学建模,通过直线进给平台的系统固有频率的数值计算得到了其理论值。  (3)建立了直线进给平台的刚柔耦合实体模型。利用ANSYS有限元分析软件对丝杠和导轨实体模型进行柔性化处理,然后生成MNF模态中性文件,并将MNF模态中性文件导入到ADAMS软件中,建立了滚珠丝杠副直线进给平台的刚柔耦合模型,并且对其正确性进行了验证。  (4)完成了对滚珠丝杠副直线进给平台不同参数与工况下的动力学特性仿真分析,并提出提高稳定性和减小振动的优化方案措施。应用ADAMS软件研究了系统驱动速度、阻尼、刚度、静动摩擦系数和工作台质量等系统参数对直线运动特性的影响;通过改变载荷大小和方向模拟不同工况,研究了不同外部载荷和不同载荷方向对于系统所产生的影响;针对其影响情况提出提高系统稳定性和减小振动的优化方案。  (5)完成了直线进给系统的有限元模态和实验模态分析。选取前10阶振型与固有频率对比分析了直线平台的有限元模态和实验模态,有限元结果与实验结果基本吻合,验证了模型的正确性。  (6)通过实验,研究了不同驱动速度、外载荷大小和作用力位置对直线进给平台直线运动的动力学特性的影响。通过改变直线进给平台的丝杠驱动速度研究了不同速度下工作平台的加速度和振动频率的关系等特性;通过施加在工作台的不同外载荷大小和作用点位置,研究了工作平台的加速度及冲击力与振动频率的关系等特性。
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