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《北京交通大学》 2015年
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机床螺栓结合部动力学建模方法和弹簧刚度识别的研究

安伟伟  
【摘要】:机床整机的动态性能在很大程度上受到螺栓结合部的影响,建立其准确的动力学模型是研究机床的动力学特性和优化设计的前提,本文对螺栓结合部动力学建模方法进行了研究,识别了动力学模型中弹簧的刚度,根据吉村允孝思想,将单分面结合部弹簧的刚度转换到双分面结合部的动力学模型中,最终建立MCH63卧式加工中心床身和立柱螺栓结合部的动力学模型,从而为建立机床螺栓结合部动力学模型提供了一种方法。 本文所述螺栓结合部的动力学模型由动力学模型的建立模和动力学模型中弹簧刚度的求解组成。 在研究了结合部动力学建模条件的基础上,应用有限元模态分析方法对比研究了单分面结合部三维模型的弹簧单元均布和本文提出的3弹簧单元周布的结合部动力学建模方法。结果表明在保证动力学模型建模的精度的前提下,3弹簧单元周布的动力学建模方法有效减少了结合部动力学建模过程中弹簧单元的个数,提高了建模和计算效率。 采用模态分析与实验测试相结合的方法对单分面实验试件的螺栓结合部简单模型中弹簧单元的刚度进行了识别,并验证了该识别方法的正确性。然后采用该方法对单分面实验试件的螺栓结合部两种模型—弹簧单元均布和3弹簧单元周布的动力学模型中弹簧单元的刚度进行了识别及相应研究。并进一步验证了3弹簧单元周布结合部动力学模型的正确性和3弹簧单元结合部动力学模型在实际应用中的可行性。 在上述基础上,根据吉村允孝思想,将单分面结合部的动刚度转换到结合部平均接触面压相等的双分面结合部的动力学模型中,并对实验试件进行模态实验,对比分析有限元分析和实验测试的结果,证明该动刚度转换方法是有效的。最终应用3弹簧单元周布的建模方法和动刚度转换的方法建立了MCH63典型螺栓结合部的动力学模型。 实验结果表明本文所述方法,特别是3弹簧单元周布的螺栓结合部动力学建模方法,可有效地解决工程实际中机床螺栓结合部动力学建模问题。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O343

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【参考文献】
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