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· 机械制造与研究 · 罗卫平，等 ·基于结合面的机床动态特性研究 基于结合面的机床动态特性研究 罗卫平，王瑁 (金陵科技学院机电工程学院。江苏 南京211169) 摘 要：运用三维建模软件Pw／E和有限元分析软件ANSYS，建立了虚拟样机模型。考虑结合 面的影响，对机床进行了动态分析，研究结合面对于机械结构动态特性的影响，实现无物理样 机环境下机床整体动力学性能预测和综合评价的目的。 关键词：机床；结合面；动态特性 中图分类号：TH113．1 文献标志码：A 文章编号：1671-5276(2011)04-0042-02 ResearchonDynamicsCharacteristicsofMachineToolBasedonJo『ints LU0Wei．ping，WANGJun (CollegeofElectricalandMechanicalEngineering，JinlingInstituteofTechnology，Nanjing21l169，China) Abstract：AvirtualprototypemodelofmachinetoolisconstructedbyusingthePro／EsoftwareandtheANSYSosftware．Consider· ingtheeffectsofjoints，thispapermakesastudyofdynamicanalysesofmachinetoolandtheeffectofjointsonthedynamiccharac· teristicsofmachinetooltoattainthepurposeofsyntheticallypredictingandevaluatingtheNC machinetooldynamicperformance withoutaphysicalsample． Keywords：machinetool；joint；dynamiccharacteristics 合部的刚度和阻尼特性，其振动方程式为 J： 0 前言 ( + C) ：F (1) 式中：K_ 结合部刚度矩阵； 机床的机械结构中，除了有床身、立柱、滑座、工作台、 c——结合部阻尼矩阵； 主轴箱和主轴等结构本体之外 ，还有螺栓联结、导轨联结、 卜 结合部相对位移列阵； 丝杠联结、轴承联结等结合面。结合面的刚度常常是机械 卜 结合部力列阵； 结构整体刚度的重要组成部分 ，有时甚至成为整体刚度的 ∞——系统的谐振频率。 薄弱环节…。许多研究表 明：机床的静刚度中30％～ 因此确定结合部特性参数，就是要求 出矩阵 和 50％决定于结合面的刚度特性；机床上出现的振动问题有 C… 60％以上源 自结合面 ；机床的阻尼 90％以上来源于结 合面 。因此，在研究和解决机床结合面的动态特性尤 为重要。 国l塑塑l 1 结合面、的处理 图1 结合面力学模型 1．1 固定结合面的处理 在机床结构中，固定结合面以螺栓联接结合面最为典 1．2 导轨与滑块结合面处理 型，于是，针对螺栓联接固定结合面提出结合面力学模型， 如图1所示。由于结合面具有刚度和阻尼特性 ，因此 ，结 机床导轨滑块结合面可以简化成一个单 自由度系统， 合面可以用弹簧和阻尼器元件来模拟。在解析时，结合点 在竖直方向和水平方向均简化为一个弹簧．阻尼系统