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基于磁流变阻尼器的滚珠丝杠进给系统主动抑振研究 被引量:1
1
作者 张忠奎 高峰 +2 位作者 李艳 张晗 闫洋洋 《机床与液压》 北大核心 2024年第5期169-172,共4页
针对滚珠丝杠进给系统轴向振动影响工件的加工质量和精度保持性的问题,将磁流变阻尼器应用于机床滚珠丝杠进给系统轴向抑振。设计磁流变阻尼器,进行磁流变阻尼器阻尼特性试验,采用最小二乘法和BP神经网络对阻尼力进行了辨识。建立带有... 针对滚珠丝杠进给系统轴向振动影响工件的加工质量和精度保持性的问题,将磁流变阻尼器应用于机床滚珠丝杠进给系统轴向抑振。设计磁流变阻尼器,进行磁流变阻尼器阻尼特性试验,采用最小二乘法和BP神经网络对阻尼力进行了辨识。建立带有磁流变阻尼器的机床滚珠丝杠进给系统单自由度振动模型,基于Runge-Kutta法计算了系统的动态响应。通过数值计算发现:阻尼器输入电流由零逐渐增大时,系统能够快速趋向于稳定;由幅频曲线可以看出,磁流变阻尼器抑制滚珠丝杠进给系统的振动是可行的。最后试验验证了磁流变阻尼器能够很好地抑制滚珠丝杠进给系统的振动。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 磁流变阻尼器 主动抑振
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滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与时变动态特性分析
2
作者 张欣雨 赵巍 +1 位作者 张雷 王太勇 《机床与液压》 北大核心 2024年第13期176-188,共13页
数控机床运行过程中,多轴滚珠丝杠进给系统的刚度和惯量会随着各轴位姿的变化而变化,致使其动态特性呈时变的特点。多轴滚珠丝杠进给系统时变动态特性的高保真建模与分析已成为数控机床轮廓误差精准预测的瓶颈难题之一。针对这一难题,... 数控机床运行过程中,多轴滚珠丝杠进给系统的刚度和惯量会随着各轴位姿的变化而变化,致使其动态特性呈时变的特点。多轴滚珠丝杠进给系统时变动态特性的高保真建模与分析已成为数控机床轮廓误差精准预测的瓶颈难题之一。针对这一难题,提出基于拉格朗日方程与Ritz级数法的滚珠丝杠进给系统刚柔耦合动力学建模与分析方法。以某型号五轴加工中心的两轴滚珠丝杠进给系统为具体对象,重点考虑丝杠本体轴扭方向的连续弹性体变形影响,采用拉格朗日方程建立滚珠丝杠进给系统的刚柔耦合动力学模型,并采用Ritz级数法对方程求解,得到动力学模型的数值解。利用所建立的动力学模型分析进给轴位姿对两轴进给系统固有频率和模态振型的影响,发现各阶固有频率和模态振型随进给轴位姿的变化规律与对应阶次的主导轴有关。随着主导轴进给台由固定端移动至支撑端,对应阶次的固有频率逐渐减小,对应阶次的振型中丝杠本体的弹性振动幅值逐渐增大。此外,两轴进给系统的低阶模态振型主要由承载轴主导,高阶模态振型主要由附属于承载轴的子轴主导。最后,通过模态实验对所提方法进行应用验证,证明所建立动力学模型的准确性。研究结果对数控机床轮廓误差的精准预测具有重要参考价值。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 刚柔耦合动力学建模 时变动态特性 模态实验
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基于结合部刚度特性的滚珠丝杠进给系统动态特性分析 被引量:46
3
作者 朱坚民 张统超 李孝茹 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第17期72-82,共11页
滚珠丝杠进给系统的动态特性对数控机床的定位精度、加工性能和振动等特性具有重要影响。针对滚珠丝杠进给系统理论建模中结合部刚度难以确定的问题,以自行设计制造的滚珠丝杠进给系统为研究对象,基于吉村允效法计算进给系统固定结合部... 滚珠丝杠进给系统的动态特性对数控机床的定位精度、加工性能和振动等特性具有重要影响。针对滚珠丝杠进给系统理论建模中结合部刚度难以确定的问题,以自行设计制造的滚珠丝杠进给系统为研究对象,基于吉村允效法计算进给系统固定结合部的刚度;根据滚珠丝杠副、滚动导轨副和轴承结合部的共同特点,提出基于Hertz接触理论的进给系统滚动结合部刚度计算方法,建立进给系统的有限元模型。在此基础之上,对进给系统进行理论和试验模态分析,通过模态振型和固有频率的对比验证了有限元模型和滚动结合部刚度计算方法的正确性。根据所建立的有限元模型,着重分析工作台的质量和位置、滚珠丝杠副的刚度、滚动导轨副的刚度和轴承的刚度等参数对进给系统动态特性的影响。所提出的方法为机床滚动结合部刚度的识别提供了参考,研究结论为滚珠丝杠进给系统的改进设计和动态性能优化提供了依据。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 滚动结合部 刚度特性 HERTZ接触理论 动态特性
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超精密滚珠丝杠进给系统谐响应的有限元分析 被引量:13
4
作者 侯秉铎 许瑛 +1 位作者 彭浪草 杨俊虎 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第6期20-22,共3页
以超精密滚珠丝杠进给系统试验台为研究对象,使用有限元法对其进给系统的工作台受到轴向正弦力载荷时系统的谐响应进行了分析。由于目前传统的滚珠丝杠进给系统有限元模型不能准确的分析电机轴输出端的转矩动载荷对进给系统产生的谐响应... 以超精密滚珠丝杠进给系统试验台为研究对象,使用有限元法对其进给系统的工作台受到轴向正弦力载荷时系统的谐响应进行了分析。由于目前传统的滚珠丝杠进给系统有限元模型不能准确的分析电机轴输出端的转矩动载荷对进给系统产生的谐响应,据此提出了一种新的进给系统有限元模型,保证了其谐响应分析的准确性。并根据分析结果可知,在超精密滚珠丝杠进给系统中,电机轴输出端的转矩动载荷会对进给系统的定位精度产生不可忽视的影响。 展开更多
关键词 超精密滚珠进给系统 谐响应分析 有限元 频率 振幅
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提高数控机床滚珠丝杠进给系统机械刚度的措施 被引量:21
5
作者 许向荣 宋现春 姜洪奎 《组合机床与自动化加工技术》 2008年第8期1-4,共4页
现代数控机床要求其进给系统在较高进给速度下具有很好的定位精度和较高的速度适应能力,这就要求进给系统要有较高的刚度。文章分析了影响数控机床滚珠丝杠进给系统刚度的主要因素,提出了提高进给系统刚度的技术措施。
关键词 滚珠进给系统 刚度 滚珠 滚珠驱动
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滚珠丝杠副系统抗共振特性分析 被引量:7
6
作者 刘立 汤文成 陈勇将 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第8期18-22,共5页
为了提高高速运动滚珠丝杠副系统的稳定性,避免结构共振,对滚珠丝杠副系统的模态特性进行有限元分析。探讨了螺母位置、支撑方式、工作台及两端支撑轴承对滚珠丝杠副系统模态特性的影响。最后,通过锤击法对滚珠丝杠副系统进行试验模态... 为了提高高速运动滚珠丝杠副系统的稳定性,避免结构共振,对滚珠丝杠副系统的模态特性进行有限元分析。探讨了螺母位置、支撑方式、工作台及两端支撑轴承对滚珠丝杠副系统模态特性的影响。最后,通过锤击法对滚珠丝杠副系统进行试验模态分析。结果表明:不同的需求场合需选择不同的支撑方式。工作台质量以及轴承的轴向刚度均影响进给系统的轴向变形模态,而轴承的径向刚度主要影响进给系统的弯曲变形模态,且试验结果与计算结果基本一致,本模型能较好地表征系统的动力学特性。 展开更多
关键词 滚珠系统 有限元 模态分析 动力学特性
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基于虚拟材料的滚珠丝杠进给系统建模及其时变特性研究 被引量:4
7
作者 陈勇将 汤文成 +2 位作者 郭魂 华洪良 刘宵阳 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第1期43-47,共5页
为了建立准确的滚珠丝杠进给系统的动力学模型并对其时变特性进行分析,提出了单独获取法和整体获取法两种基于多目标优化方法获取结合部虚拟材料模型的参数,从而构建精确的结合部虚拟材料模型,并通过实验对此两种参数获取方法进行了验... 为了建立准确的滚珠丝杠进给系统的动力学模型并对其时变特性进行分析,提出了单独获取法和整体获取法两种基于多目标优化方法获取结合部虚拟材料模型的参数,从而构建精确的结合部虚拟材料模型,并通过实验对此两种参数获取方法进行了验证。结果表明:基于多目标优化方法整体获取全部结合部虚拟材料模型参数的获取方法计算量大,但操作简单且获取参数更为可靠。工作台负载质量对进给系统固有频率虽有影响,但不如螺母位置对进给系统固有频率的影响大。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 结合部 虚拟材料 多目标优化 时变特性
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滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数辨识 被引量:2
8
作者 朱坚民 郑洲洋 +1 位作者 胡育佳 周亚南 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期441-449,共9页
针对滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数难以确定的问题,提出了一种进给系统在整机状态下滚动结合部径向动态特性参数辨识方法。该方法将丝杠简化为欧拉-伯努利梁,以建立在简谐激振力作用下丝杠轴向上各截面的径向振动方程;设... 针对滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数难以确定的问题,提出了一种进给系统在整机状态下滚动结合部径向动态特性参数辨识方法。该方法将丝杠简化为欧拉-伯努利梁,以建立在简谐激振力作用下丝杠轴向上各截面的径向振动方程;设计实验以测量丝杠上测量点的径向振动位移,结合丝杠径向振动方程所计算的理论值建立优化目标函数,基于人工鱼群算法优化识别出滚动结合部的径向刚度及径向阻尼参数。以自行研制的滚珠丝杠进给实验台为研究对象,采用该方法对其导轨副、两端轴承组及滚珠丝杠副滚动结合部的径向刚度与径向阻尼参数进行识别。实验结果表明:以该方法辨识的结合部的参数所计算的丝杠上测量点的径向振动位移与实验测试值之间的误差在3.0%以内,验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 滚动结合部 径向动态特性参数 辨识 径向振动位移 人工鱼群算法
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基于模态综合法与动态凝聚的滚珠丝杠进给系统状态空间建模与实验验证 被引量:2
9
作者 杨勇 张为民 +1 位作者 仇炜谏 陈盛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第13期53-59,共7页
以往研究中为便于机械传动环节与控制系统的集成建模,常将滚珠丝杠进给系统简化为简单机械模型,其在动态性能精确求解等方面存在不足。针对这一问题,充分考虑滚珠丝杠进给系统的结构柔性以及丝杠螺母副的耦合特性,构建滚珠丝杠进给系统... 以往研究中为便于机械传动环节与控制系统的集成建模,常将滚珠丝杠进给系统简化为简单机械模型,其在动态性能精确求解等方面存在不足。针对这一问题,充分考虑滚珠丝杠进给系统的结构柔性以及丝杠螺母副的耦合特性,构建滚珠丝杠进给系统多柔体动力学模型;在此基础上,综合模态综合法和动态凝聚法,对进给系统有效简化动力学信息准确提取,加快模型降阶收敛和凝聚自由度响应求解速度,推导得到滚珠丝杠进给系统的状态空间缩聚模型。基于内置传感器信号的动态性能试验测试,对模型的正确性进行验证,其一阶固有频率计算误差为5.54%,实验和仿真计算得到的输入扭矩与输出转速间的频响曲线在一阶频率处极点坐标分别为32.83 d B和35.16 d B。该研究为实现滚珠丝杠进给系统与伺服控制系统的高效高精度集成建模提供了重要的理论基础和方法指导。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 状态空间 模态综合 动态凝聚
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超精密滚珠丝杠进给系统的谐响应分析 被引量:3
10
作者 侯秉铎 许瑛 +1 位作者 彭浪草 杨俊虎 《机床与液压》 北大核心 2012年第1期124-125,153,共3页
超精密滚珠丝杠进给系统除了在工作台轴向存在外界激励,电机在启动和刹车时产生的冲击以及电机轴输出端的振荡特性都可能导致整个进给系统产生振荡,而利用目前的滚珠丝杠进给系统有限元模型不能准确地分析出电机轴输出端的转矩动载荷对... 超精密滚珠丝杠进给系统除了在工作台轴向存在外界激励,电机在启动和刹车时产生的冲击以及电机轴输出端的振荡特性都可能导致整个进给系统产生振荡,而利用目前的滚珠丝杠进给系统有限元模型不能准确地分析出电机轴输出端的转矩动载荷对进给系统产生的谐响应。针对此问题,提出一种新的进给系统有限元模型,保证了其谐响应分析的准确性。 展开更多
关键词 超精密滚珠进给系统 谐响应分析 有限元 频率 振幅
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带广义扩张状态观测器的柔性滚珠丝杠进给系统LQR控制 被引量:3
11
作者 李永梅 包达飞 汤文成 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2019年第4期446-450,457,共6页
为了改善滚珠丝杠进给系统的跟踪性能,采用了带广义扩张状态观测器(GESO)的线性二次型调节器(LQR)进行控制.首先,针对具有轴向振动特性的滚珠丝杠进给系统建立了二自由度质量模型状态方程及传递函数;其次,根据模型的状态方程设计了系统... 为了改善滚珠丝杠进给系统的跟踪性能,采用了带广义扩张状态观测器(GESO)的线性二次型调节器(LQR)进行控制.首先,针对具有轴向振动特性的滚珠丝杠进给系统建立了二自由度质量模型状态方程及传递函数;其次,根据模型的状态方程设计了系统的LQR控制器,为了消除系统受到的外部干扰和反馈中存在噪声影响设计了广义状态观测器;最后,通过仿真和对比试验对设计的控制器性能进行验证.仿真及对比试验结果表明,所设计的带GESO的LQR控制器具有较高的跟踪精度,对于外部干扰和反馈噪声具有抑制作用,能够保证进给系统的鲁棒性. 展开更多
关键词 滚珠进给系统 二自由度模型 LQR控制 广义扩张状态观测器 鲁棒性
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基于ANSYS的滚珠丝杠进给系统静动态特性分析 被引量:19
12
作者 赵万军 《机械传动》 CSCD 北大核心 2010年第5期68-70,共3页
对一台数控车床滚珠丝杠进给系统的静、动态特性进行有限元分析,讨论了ANSYS中滚珠丝杠副结合面的建模方法。通过进给系统的死区误差和定位误差分析,校核了机床X向的定位精度和重复定位精度。并通过模态分析和谐响应分析,得到了机床进... 对一台数控车床滚珠丝杠进给系统的静、动态特性进行有限元分析,讨论了ANSYS中滚珠丝杠副结合面的建模方法。通过进给系统的死区误差和定位误差分析,校核了机床X向的定位精度和重复定位精度。并通过模态分析和谐响应分析,得到了机床进给系统固有频率和振动特性,为进给系统的合理使用和静、动态性能的提高提供了可靠的依据。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 静动态特性 有限元
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含虚拟材料结合部的高速滚珠丝杠进给系统动态特性分析 被引量:2
13
作者 陈勇将 汤文成 +1 位作者 华洪良 郭魂 《机床与液压》 北大核心 2021年第8期156-160,共5页
为了构建精确的滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料模型,提出基于多目标优化方法获取结合部虚拟材料模型参数的方法。采用分形理论建立滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料参数解析模型,得到结合部虚拟材料参数的初步优化区间。基于多目标优化... 为了构建精确的滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料模型,提出基于多目标优化方法获取结合部虚拟材料模型参数的方法。采用分形理论建立滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料参数解析模型,得到结合部虚拟材料参数的初步优化区间。基于多目标优化方法,获得滚珠丝杠进给系统结合部虚拟材料模型的参数,并通过试验对此参数获取方法进行了验证。分析结果表明:滚珠丝杠进给系统的振动模态会随工作台位置的变化而改变,主要因为工作台位置变化会改变伺服电机输出轴和工作台之间丝杠的长度,从而影响系统的刚度。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 结合部 虚拟材料 多目标优化 时变特性
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滚珠丝杠支承系统滚珠丝杠-轴承综合轴向变形分析计算 被引量:2
14
作者 徐晓华 蒋桂平 +1 位作者 韩兴国 张政泼 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期830-837,共8页
对两种常用滚珠丝杠支承系统的滚珠丝杠-轴承进行分析,采用三折线逼近法推导出滚珠丝杠支承系统滚珠丝杠-轴承综合轴向变形量随位置和负载变化的双变量函数关系式,综合轴向变形量随位置的变化形态近似呈开口向下的非对称弧线形,推导出... 对两种常用滚珠丝杠支承系统的滚珠丝杠-轴承进行分析,采用三折线逼近法推导出滚珠丝杠支承系统滚珠丝杠-轴承综合轴向变形量随位置和负载变化的双变量函数关系式,综合轴向变形量随位置的变化形态近似呈开口向下的非对称弧线形,推导出最大综合轴向变形量及其位置坐标的计算式。分析和试验结果表明,随着滚珠丝杠、轴承两者最大变形量之比逐渐减小,滚珠丝杠-轴承综合轴向变形量变化形态趋于平缓,出现最大变形量的位置坐标逐渐沿负载方向离开两支承跨距的中心。 展开更多
关键词 滚珠支承系统 轴向负载 综合轴向变形 位置坐标
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滚珠丝杠进给系统轴向动态特性参数识别 被引量:5
15
作者 吴沁 谌国章 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期52-58,共7页
针对滚珠丝杠进给系统轴向动态特性参数识别问题,提出在装配状态下辨识滚动结合部参数的新方法.首先,将左、右轴承副和丝杠螺母副简化为集中弹簧-阻尼单元,滚珠丝杠简化为弹性杆件,建立简谐激振力作用下系统的轴向刚度和阻尼参数辨识方... 针对滚珠丝杠进给系统轴向动态特性参数识别问题,提出在装配状态下辨识滚动结合部参数的新方法.首先,将左、右轴承副和丝杠螺母副简化为集中弹簧-阻尼单元,滚珠丝杠简化为弹性杆件,建立简谐激振力作用下系统的轴向刚度和阻尼参数辨识方程组.然后,根据激振力幅值、频率、各支撑点之间的距离和测量处的振幅等参数建立优化目标函数,采用粒子群遗传混合算法识别出轴向动态特性参数.研究结果表明,进给系统刚度和阻尼参数的辨识误差在2.56%以内,从而验证了该方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 滚珠进给系统 刚度 阻尼 粒子群遗传混合算法
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高速滚珠丝杠进给系统机械性能分析 被引量:2
16
作者 韩阳阳 李亚芹 《机械工程师》 2007年第6期31-32,共2页
提出了在高速滚珠丝杠进给系统中,存在着加速状态时由滚珠丝杠驱动时屈服形变和工作台与滚珠丝杠联结件刚度引起定位精度误差的问题。对滚珠丝杠进给系统机械模型进行了合理的分析。最后指出解决问题的研究方向。
关键词 高速加工 滚珠进给系统 屈服型变
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高速滚珠丝杠进给驱动系统屈服形变分析 被引量:1
17
作者 李亚芹 龙泽明 王桂莲 《机械工程师》 2006年第12期37-38,共2页
文中建立了高速滚珠丝杠进给系统屈服形变模型。以驱动装置的屈服形变作为主要研究对象,指出了高速加工中的机械屈服形变会引起明显的轨迹误差,通过平滑加、减输入控制命令可以改善轨迹误差中的瞬态偏差,机床基础弹性伸缩量引起的稳定... 文中建立了高速滚珠丝杠进给系统屈服形变模型。以驱动装置的屈服形变作为主要研究对象,指出了高速加工中的机械屈服形变会引起明显的轨迹误差,通过平滑加、减输入控制命令可以改善轨迹误差中的瞬态偏差,机床基础弹性伸缩量引起的稳定性误差还有待进一步改善。 展开更多
关键词 高速加工 滚珠驱动系统 屈服形变
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基于Ritz级数的滚珠丝杠驱动系统建模与振动研究 被引量:6
18
作者 钱荣荣 骆敏舟 +2 位作者 赵江海 李涛 李露 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2268-2275,共8页
通过有限元分析建立滚珠丝杠驱动系统模型,分析系统的模态与振型,基于该振型结果且考虑丝杠导程对系统动态特性的影响,提出一种基于混合基函数的Ritz级数法,将该方法用于系统的轴向和扭转振动分析中,并建立基于Ritz级数的滚珠丝杠驱动... 通过有限元分析建立滚珠丝杠驱动系统模型,分析系统的模态与振型,基于该振型结果且考虑丝杠导程对系统动态特性的影响,提出一种基于混合基函数的Ritz级数法,将该方法用于系统的轴向和扭转振动分析中,并建立基于Ritz级数的滚珠丝杠驱动系统运动方程。通过数值仿真分析,给出了工作台在不同位置下的模态特性与振型变化,仿真结果表明工作台的位置变化对系统的轴向振动影响较大,对扭转振动影响较小。实验结果表明所提的建模方法能够准确预测系统的振动特性。 展开更多
关键词 滚珠驱动系统 振动 有限元分析 混合基函数 建模
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滚珠丝杠进给系统试验台与自动回程限位电路的设计与分析
19
作者 李亚芹 韩阳阳 《机械工程师》 2009年第9期43-44,共2页
设计并建立了高速加工性能试验台,在此基础上设计了试验台自动回程电路保证了试验的方便性。通过试验台的反复试验获得了相应的试验曲线,在此基础上对试验曲线进行了综合分析与研究,达到了预期对高速滚珠丝杠系统性能分析的目的。
关键词 滚珠进给系统 弹性变形 自动回程
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滚珠丝杠进给系统动力学建模与动态特性分析 被引量:17
20
作者 付振彪 王太勇 +1 位作者 张雷 杨倩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第16期56-63,共8页
考虑滚珠丝杠进给系统中各结合面接触刚度的影响,提出一种有限元建模方法,用于研究滚珠丝杠进给系统的动态特性。将丝杠螺母、导轨滑块和滚动轴承简化为弹簧-质量模型。基于Hertz接触理论推导出其接触刚度的计算公式,采用多单元混合的... 考虑滚珠丝杠进给系统中各结合面接触刚度的影响,提出一种有限元建模方法,用于研究滚珠丝杠进给系统的动态特性。将丝杠螺母、导轨滑块和滚动轴承简化为弹簧-质量模型。基于Hertz接触理论推导出其接触刚度的计算公式,采用多单元混合的方法划分网格,建立整个进给系统的有限元模型,仿真得到承载台的前五阶模态振型和固有频率;采用锤击激励法对滚珠丝杠进给系统进行模态试验,试验结果表明仿真和试验得到的模态振型基本一致,固有频率的最大误差为8.9%;基于该有限元模型分析了主轴质量、滚动导轨副预紧力以及滑块间距对进给系统振型分布和固有频率的影响。所提出的动力学建模方法和研究结果对滚珠丝杠进给系统的动态特性分析和结构优化具有参考价值。 展开更多
关键词 滚珠进给系统 动力学建模 HERTZ接触 有限元仿真 模态试验
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