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机床进给系统的动力学分析

张会端  
【摘要】: 机床进给系统是机床的重要组成部分,进给系统的固有特性和动态响应关系到整个机床的使用性能,减小丝杠和工作台的振动,分析机床进给系统的稳定性,对于提高机床的加工速度和加工精度具有非常重要的意义。 本文将机床进给系统处理为带有移动质量块的旋转梁系统,将轴承、丝杠与螺母以及工作台与导轨之间的弹性变形用等效弹簧和等效阻尼代替,综合考虑了预拉伸轴向力、剪切变形、转动惯量对丝杠振动的影响,建立了丝杠在弹性支承条件下的振动频率方程和振型函数,分析了轴承支承刚度、预拉伸轴向力、转动速度等系统参数对丝杠振动频率和振型的影响,以及系统参数对丝杠启动过程中共振转速和共振阶数的影响。考虑了丝杠的纵向振动、扭转振动和横向振动以及工作台在各个方向的振动,利用拉格朗日方程推导了机床进给系统的运动学方程,用振型叠加原理和隆格-库塔法求解,分析了系统参数对丝杠和工作台动态响应的影响,找出对系统振动具有普遍影响意义的参数,确定了系统稳定与非稳定边界,分析了系统参数对系统稳定性的影响。 本文为减少系统共振,减小系统的动态变形,提高工作台定位精度及提高系统稳定性提供了理论依据。


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