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精密机床的试验模态分析

作　者: 刘晓东
导　师: 尹志宏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 试验模态分析高精密数控车床花岗岩床身模态参数识别
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

高精度、高效率是数控机床长期的发展方向。其中,提高加工精度是现代制造业对数控机床的普遍要求。高精度和高效率既是数控机床的主要技术指标,也是机床生产厂家和所有用户都追求的目标。提高机床的动态特性,主要是切削稳定性和抗振性是达到这一目标的主要途径。对产品进行动力学分析是获得其动态特性的主要手段,在产品设计和改进中起着非常重要的作用。其中,试验模态分析就是解决这类工程问题的有效方法。本文以云南某企业设计生产的CY-HTC4050μ型高精密数控车床为分析对象。该车床的主要结构特点是采用花岗岩整体450斜置式床身。如何评价这种新型结构的动态特性,试验模态分析方法是现有条件下的一种选择。本文所做的主要工作如下：1.对机床典型状态下Y、Z方向进行锤击试验,然后运用频域模态参数识别方法提取了机床的模态频率、阻尼比和模态振型,建立起模态模型。2.运用模型验证方法检验所得模型的正确性。3.在机床频率对质量灵敏度分析的基础上,对两个响应点的质量进行了参数修改。通过以上工作得到以下结论：1.机床固有特性分析表明,机床振动响应最大的部位在床身与其他部件的连接部位。2.从将来需要提高机床主轴转速(大于现最高转速)的角度来分析,本文所做出的机床振动的薄弱模态和主振部件的判断,可为机床改进提供依据。试验及分析结果表明,采用试验模态分析的方法对该复杂结构进行分析,是对理论方法和试验技术在实际应用上新的尝试。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 我国机床行业发展现状  8-10
  1.2 机床动态特性研究的内容  10-11
  1.3 试验模态分析技术发展概况  11-14
  1.4 问题的提出  14-15
  1.5 章节安排  15-16
第二章试验模态分析的基本理论  16-28
  2.1 多自由度系统实模态理论  16-20
  2.3 多自由度系统复模态理论  20-26
  2.4 本章小结  26-28
第三章模态参数识别  28-44
  3.1 模型阶数的确定  28-30
  3.2 模态参数识别方法  30-42
  3.3 本章小结  42-44
第四章模型验证  44-52
  4.1 频响函数比较  44-45
  4.2 互易性  45
  4.3 模态比例因子和模态判定准则  45-47
  4.4 模态参预  47-48
  4.5 模态复杂性  48
  4.6 模态相位共线性和平均相位偏移  48-49
  4.7 模态置信因子  49-50
  4.8 本章小结  50-52
第五章 CY-HTC4050μ型高精密数控车床模态试验  52-64
  5.1 试验对象及其特点  52-53
  5.2 机床的动态性能测试  53-57
  5.3 试验结果分析  57-59
  5.4 试验模型的验证  59-60
  5.5 机床薄弱模态及薄弱环节的判别  60
  5.6 关于结构动力修改的尝试  60-63
  5.7 本章小结  63-64
第六章结论与展望  64-66
致谢  66-68
参考文献  68-72
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文  72

精密机床的试验模态分析

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