滑动导轨结合面动刚度的试验研究
staf直线滑动导轨线刚度的计算
安昂传动
staf直线滑动导轨线刚度的计算
今天为大家讲一个关于staf直线导轨滑动导轨线刚度的计算，为我们以后更好的运用导轨做好准备。
在一般的数控机床上的直线滚动导轨副都是由两刚度Kz=4kg的。
需要我们关注的是，由于staf直线滚动导轨的结构与滚珠丝杠、滚动轴承不同，滚珠与滚道面接触处的四个主曲率中，P22的值应该取零。
横向的刚度计算staf直线滚动导轨横NO,N)MU度的计算方法与垂向刚度的计算方法是相同，不再赘述。
通过我们以上的分析计算，得到带滚珠丝杠副的直线滑动导轨结合部空间三个相互垂直方向上的静刚度，它们分别是滚珠丝杠副的轴向刚度，staf直线滑动导轨副的横向刚度和垂向刚度。
这样，便建立带滚珠丝杠副导轨结合部的动态特性参数模型。
为了揭示工作载荷对结合部刚度特性参数的影响规律，我们来运用本文提出的计算方法，分析了结合部的三个方向刚度与工作载荷的变化规律。
关于staf直线滑动导轨线刚度的计算我们就讲到这里，希望大家能够多多的了解。
安昂传动。
滑动结合面动态特性测试系统设计
ｄｎｍｉ ｃａａｔ ｉｉ ｉｉ ｉｔｎｏｄｒｔ ｏｔｉ ｔｅｕ ｉａｅ ｔ ｎｓ ａｄｄｍ ｉ ｅｊｉｔ ｙａ ｃ ｈ ｃ ｒｔｓｏ ｓｄｎ ｊ ｎ． ｒｅ ｂａｎ ｈ ｎｔ ａｓｆ ｅｓ ｎ ａ ｐｎ ｏ ｔ ｏｎ ｒ ｅ ｓｃ ｆ ｌ ｇ ｏ Ｉ ｏ ｒ ｉ ｆ ｇｆ ｈ
伍 良生 王泽林 屈 重年 马建峰
（ 京工业大 学 机械 工程与应用 电子技术 学院 ， 北 北京 １ ０ ２ ） ０ ０ ２ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｍｉ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｅ ｔ ｇ Ｓｙ ｔ ｍ ｏ ｉｉｇ Ｊ ｉｔ ｓｇ ｆ Ｄｙ ａ ｃ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ Ｔ ｓ ｉ ｓ ｅ ｆ ｒＳｌ ｎ ｏ ｎ ｓｃ ｎ ｄ
条件， 测试滑动结合面在不同情况下的动态特性参数 ， 获得完整的滑动结合 面力学特性数据， 为建立完
整、 实用 的结合 面特征 参数库打 下 良好基础 。 关 键词 ： 结合 面 ； 动态特性 ； 滑动导轨
【 ｂｔ ｃ】 ｉ， ｃ ｎｕ ｒ ｉ ａ ａｈｎ ｔ ｌ ｓ ｎ ｂ ｃ， ｓｄｏ ｅｍ ｔ ｄｏ ｃｇｉｎ Ａ ｓ ａｔ Ｗ ｔ ｒ ｔ ｇｌ ｄ ｏ ｃ ｉ ｏ ａ ａ ｊ ｔ ａｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏｎ ｉ ｒ ｈ ｅ ａ ａ ｇ ｅｆ ｍ ｕ ｅｏ ｏ ｅ ｂ ｎｈ ｈ ｆｅ ｚｇ
【 摘
要】 以机床矩形滑动导轨为背景 ， 于单位面积垫块的结合面基础特性数据识别方法以及等 基
效单 自由度系统理论， 设计了一套用于测试滑动状态结合面动态特性参数的机械装置和数据采集分析
系统 。运 用 Ｌｂｉｗ软件 结合 等效单 自由度 系统理 论 以及振 动测试 工具对机械 装置进行 扫频振 动测 试 ａｖ ｅ 以获得 结合 面的单位 面积 刚度 和 阻尼 。 实验 装置 能够调 节运动速 度 、 结合 面压 力和接 触材料 以及润 滑
滚动导轨智能组合单元结合部动态特性研究
机床 与液压
ＭＡＣ ＮＥ Ｔ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ ＨＩ Ｉ
Ａｕ ． ０１ ｇ２ ２ Ｖｏ ． ０ Ｎｏ １ １４ ． ６
Ｄ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ ＯＩ １ ． ９ ９ ｊｉｓ． ０ １—３ ８ ． ０ ２ １ ． ０ ８ １２ １．６ ０３
Ｇｕｉ ｅ Ｉ ｅｌｇ ｎｔＣｏ ｂ ｎ ｔｏ ｉ ｄ ｎｔ ｌ ｅ ｍ ｉ ａ ｉ ｎ Ｕｎ ｔ ｉ
ＸＵ ｎｇ Ｐｅ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｅ ｈｔ ｎｃＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｃ ｉａＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｎｎ Ｓ ｈｏ ｏ ｃ ａ ｏ ｉ ｎｉ ｅｉ ， ｈｎ ｎｖ ｓｙ ｆ ｉｇ＆ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ Ｍ ｒ ｎ ｎ ｅ ｉ Ｍｉ ｅｈ ｏｏ ， ｇ
Ｘ ｚ ｏ ｉｎ ｓ ２ １ ｕ ｈ ｕ Ｊａ ｇ ｕ２ １ ６，Ｃ ｉａ １ ｈｎ ）
Ａｂｔａｔ ａｉｇｔｅｒ ｌ ｇｇｉｅｉ ｅ ｉ ｎ ｃｍ ｉ ｔ ｎｕ ｉａ ｈ ｅｅｒ ｂｅｔ ｙａ ｉ ｔｅｒｔ ａ ｍｏｅ ｏ ｓｃｍ ｓ ｃ：Ｔ ｋ ｌｎ ｕｄ ．ｔｌｇ ｔ ｏ ｂｎ ｉ ｎｔ ｓｔｅｒ ａ ｈｏｊｃ，ａｄｎｍ ｃ ｈ ｏｅ ｃｌ ｄｌ ｆｔ ｏ — ｒ ｎ ｈ ｏｉ ｎ ｌｅ ａｏ ｓ ｃ ｉ ｉ
滚 动 导轨 智 能 组 合单 元 结合 部 动态 特 性研 究
徐 鹏
（ 中国矿 业 大学机 电工程 学院 ，江 苏徐 州 ２ １１ ） ２ １６
摘要 ：以滚动导轨智能组合单元为研究对象 ，借助赫兹接触理论 ，分析计算 滚动导轨 副 、滚珠丝杠 副和角接触球轴 承 的刚度 ，建立 了滚动导轨智能组合单元结合部 的动力 学理论 模型 。通过 对滚动 导轨智 能组合 单元结合 部进行 相应 的简 化 ，
导轨滑块刚度
导轨滑块刚度
1、概念：导轨滑块刚度是指导轨滑块在受到一定载荷时，其变形量与载荷的比值。
导轨滑块的刚度决定了其抵抗变形的能力，刚度越大，变形越小，导轨滑块在运动过程中的精度和稳定性就越好。
2、性能：导轨滑块的刚度通常由其结构、材料、热处理工艺等因素决定。
在设计和制造导轨滑块时，需要根据其使用场合和要求选择合适的材料和工艺，以提高其刚度和稳定性。
需要注意的是，导轨滑块的刚度并不是越高越好，需要根据实际需求进行选择。
如果刚度过高，会导致滑块过硬，摩擦力过大，磨损过快等问题；如果刚度过低，会导致滑块变形量大，精度低，影响导轨系统的运动精度和稳定性。
滑动导轨接触机理及静动态特性研究的开题报告
滑动导轨接触机理及静动态特性研究的开题报告【摘要】滑动导轨具有线性导轨的特点，广泛应用于机床、数控机床、重型机械等领域。
滑动导轨接触机理及静动态特性的研究对于提高导轨精度、减小磨损和延长寿命具有重要意义。
本文以滑动导轨为研究对象，探究其接触机理、静动态特性及其相关参数的影响机制，为滑动导轨的设计、制造和应用提供理论支持。
本研究将采用实验测试和理论模拟相结合的方法，对滑动导轨接触机理及静动态特性进行深入探究，并提出相应的优化措施。
【关键词】滑动导轨、接触机理、静动态特性、实验测试、理论模拟【研究背景】随着现代机械制造技术的不断进步，机械设备的性能要求也越来越高，而滑动导轨的精度和寿命等技术指标已成为衡量机床质量和性能的重要标准之一。
滑动导轨的接触机理及静动态特性是影响其精度和寿命的重要因素，因此有必要对其进行深入研究。
传统的滑动导轨是由低合金钢制成的十字导轨，在运动过程中容易产生磨损和疲劳破坏。
而目前广泛应用的滑动导轨已经采用高强度、高硬度、高抗磨材料制成，如硬质合金、陶瓷等。
然而，改变材料并不能克服接触机理和静动态特性对导轨精度和寿命的影响。
因此，加深对滑动导轨接触机理及静动态特性的研究和优化措施，对于提高导轨精度、减小磨损、延长寿命具有重要意义。
【研究方法与技术路线】本研究将采用实验测试和理论模拟相结合的方法，对滑动导轨接触机理及静动态特性进行深入探究，并提出相应的优化措施。
（1）实验测试采用模拟试验的方法，对滑动导轨的接触机理和静动态特性进行实验测试。
在测试过程中，根据不同的工作情况进行多组实验，获得滑动导轨的接触压力分布、摩擦因数、磨损量等参数。
（2）理论模拟采用有限元分析和多体动力学仿真等理论方法，对滑动导轨接触机理和静动态特性进行理论模拟。
通过建立合理的模型和边界条件，获得滑动导轨的受力分布、接触压力、摩擦力、磨损量等参数。
（3）数据分析与模型优化将实验测试结果和理论模拟结果进行对比分析，找出滑动导轨接触机理和静动态特性的关键因素。
数控化再制造机床导轨结合面刚度分析
中 图 分 类 号 ：Ｈ１ ； Ｇ ５ Ｔ ６ Ｔ ６
文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｔｈ ｔｆｎｅ ｓ Ａｎａ ｙ ｉ ｆＧｕｉ ｅ ｉ ｒ ａ ｅ ｉ ｍ ｅ ｉａ ｍａ ｆ ｃ ｕｒ ｆ Ｍ ａ ｈｉ ｏ ｅ Ｓ ｉｆ ｓ ｌ ｓｓ ｏ ｄ ｓＪｏｎｔＳｕ ｆ ｃ ｎ Ｎｕ ｒ ｃ ｌＲｅ ｎｕ ａ ｔ ｅ ｏ ｃ ｎｅ Ｔｏ ｌ
模拟 结合 面 间 的状 。 以某 改 造 机 床 为研 究 对象 ，
原 机床 经过 多年 长期 工 作 ， 轨磨 损 较 为严 重 ， 响 导 影 了机 床的 加 工 精 度 。根 据 承 载 能力 及 刚度 、 动速 移
控 化 再 制 造 中 的 一 项 重 要 内容 。 常 用 的 导 轨 改 造 方
析奠定 基础 。 １ 基 于 ＡＮＳ ＹＳ的 有 限 元 非 线 性 接 触 分 析
接触 分析 是典 型的非 线性 问题 ， Ａ Ｓ Ｓ中 ， 在 ＮＹ 利 用接 触单元 法 ， 两 接 触 面 或 潜 在 的接 触 面 间 建 立 在 接触 单元 ， 通过 接 触单 元 这 类 特 殊 的“ 约束 ” 准 确 来
・
设计与研究 ・
组合机床与自 动化加工技术
文 章 编 号 ：０ １— ２ ５ ２ １ ） ０—０ １ ０ １０ ２６ （ ００ １ ０ ６— ４
数 控 化 再制 造 机 床 导轨 结 合 面 刚 度 分析
浦 秋 林 ， 筱 调 ， 荣 晶 黄 洪
（ 京 工 业 大 学 机 械 与 动 力 工 程 学 院 ， 京 ２ ０ ０ ） 南 南 １０ ９
数控机床滚动导轨结合面参数的特性分析
。 而电子图库的建立， 可根据待实
学科， 是一种新型的数字图像处理方法和理论， 广泛应 用在医学上。 其基本内容是借助不同形状的结构元素 对图像进行一系列的结构变换， 实现对数字图像分析、 描述和处理。 用数学形态学方法提取曲线特征参数的方法是： 将连杆曲线转换为二值化图像， 即以连杆曲线为边界， 填充曲线边界所围成的闭合区域， 并作反色处理， 得到 连杆曲线图像。 根据数学形态学分析的形状谱计算方 法， 以连杆曲线图像的形状谱来描述连杆曲线的特征 参数 3 " 4 。 对任一图像 !， 其形状谱为： "! 1 # 2 8 3 ! 9 $ 1 ! 2 4 : 0 ; $ 3 ! 9 #6 & 积 ； $ 1 ! 2 #% 为 半 径 为 3 !9 $ 1 ! 2 #% 4 9 ; # < 1!2 $1 !2 # 的圆 ； # 为步长； $
表! 阶数 ! " 固有频率 < *= ! #:"$ " " +#:$ : 试验模态分析结果 振型描述 绕 ! 轴作刚体摆动 如图 : 0 6 1 ， 如图: 0 7 1 ， 垂直于 ! 轴的 两端面翘曲
文献标识码： ,
数控机床是机械制造工业中最重要的设备之一。 对于数控机床， 导轨的结合部分是影响产品性能的关 键因素。 导轨结合面的动态特性与数控机床的振动和 动态特性存在着密切的联系， 在对数控机床进行有限 元建模和动态特性分析时， 关键是确定其滚动导轨的 动态参数。 本文以某型号的数控平面磨床的导轨副为研究对 象。 采用锤击激励法对导轨副进行模态试验， 应用 ,?@ 然后， 用优化参数 8A8 软件对导轨副进行有限元分析， 法对导轨结合面的参数进行识别。
现轨迹任务， 经过自动几何特征量化处理， 查询到图库 中的相似轨迹， 从而获得相应的机构参数。 当精度要求 不苛刻时， 该方法可用来进行满足预定轨迹的机构设 计。 电子图库的更重要用途是为机构的优化综合提供 初值。 而同样 的连杆曲 线， 因 尺寸的 大小 不同、 方 位不 同， 连杆曲线上各点的坐标会完全不同， 若不经过处 理， 把连杆曲线上点的坐标直接存入数据库将无法实 现查询相似曲线的功能。 如何对平面封闭曲线轨迹的 几何特征进行有效的自动提取， 消除其对图形的旋转、 缩放、 平移的影响， 是决定电子图库查询的有效性及运 算效率的关键， 也是彻底解决机构综合的基础。 目前， 对曲线特征参数的提取方法有坐标变换法、 傅立叶变 换法、 数学形态学算法等， 经过深入研究， 比较各种算 法的优缺点， 我们采用数学形态学算法来提取曲线的
再制造机床滑动导轨结合面的刚度分析
Ｄ Ｉ． Ｔ
（） ９
Ｋ ＝
ｄ 。
对 于 粗 糙 表 面 上 的 单 个 微 凸 体 ，可 以将 其 近 似 等 效 为
形 模 型 ， 贴 塑 导轨 进 行 分析 ， 得 其 法 向 刚 度 ； 对 求 并进 行 了数 字仿 真 ， 真 结 果 与 文 献 实验 研 究 结 果相 一 致 ， 而 为 今 后 的 仿 从
机 械 动 态性 能 分 析 奠 定 了一 定 的 基 础 。 关键词 ： 制造 再 导轨 刚度 分 形 理 论
参 考 文 献
［ ］ 陈 建 刚 ．基 于 可 编 程 控 制 器 的 回转 工 作 台控 制 系 统 设 计 １ ［］ 械 制 造 ， ０ ，６ １ ： － ９ Ｊ． 机 ２ ８ （） ６ ３． ０ ４ ３
［ ］ 朱 磊 ．ｒ／Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ 中 文 野 火 版 ４０基 础 教 程 ［ ］ 沙 ： ２ Ｐｏ Ｇ Ｎ Ｅ Ｅ ． Ｍ ． 长
△
（ 辑 丁 罡 ） 编
２１ ２ ０ ２／
机械制造 ５ 第 ５０期 ０ ７
较 软 材 料 屈 服 强 度 和 当 量 弹 性 模 量 Ｅ 关 的 系 数 ， 有 ＝
ｙ
／ 。 Ｅ
结 合 面 法 向接 触 刚 度 Ｋ 可 由式 （ 进 行 计 算 ： ９）
Ｋ ＝Ｉ （）ａ ｋｎａｄ
国 防科 技 大 学 出版 社 ，０ ０ ２ １
［ ］ 陈建 刚 ． 电控 制 技 术 ［ ． 沙 ， 防科 技 大 学 出 版社 ，０ ０ ３ 机 Ｍ］ 长 国 ２ １． ［］ 陈建刚． ４ 回转 工作 台 参 数 化 设 计 与稳 态 分 析 ［］ 陕 西 理 工 Ｊ．
数控机床滚动导轨结合面刚度的有限元分析
结 合面 的接触 刚度 进 行 了研 究 。随着科 学 技 术 的发展 ， 有 限元 分 析分 析软 件 的应用 越 来越 广泛 ，而 且精度 越 来 越 高 。常见 的有 限 元 分 析软 件 有ＡＮＳＹＳ、ＡＢＡＱＵＳ、 ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ等 ，一 般都 能进 行 线性 和非 线性 的 结构 动 力 、静力 学分 析 。论文 主要 采用 ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ对 滚 动 导轨法 向和 切 向进 行静 刚度 分析 ，将 测量 的变 形 量 采用 Ｅｘｃｅｌ曲线 拟合 得 到结合 面法 向刚度 和切 向刚度 。
＼Ｌ
ｌ
（ｂ）四 方 向 等 载 荷 型
（ｃ）高载荷型
图１ 常见滚动导轨类型
收稿 日期：２０１５－１１－２９ 基金项 目：国家科技重大专项：中高档 国产数控磨床可靠性规模化提升工程 （２０１３ＺＸ０４０１ １０１３）；国家 自然科学基金项 目：
数控机床加工缺 陷成因的逆向追踪理论与实验研究 （５１２７５０１４） 作者简介：范晋伟 （１９６５一），男，河南西平人 ，教授 ，博士 ，研究方 向为数 控磨 床可靠性 与超精密加工 。
中圈分类号 ：ＴＨ１１４；ＴＧ６５９
文４（２０１ ６）０２－０１ ３４－０５
０ 引言
机 床 及 各 类 机 械 一 般 都 是 由零 部 件 组 成 ， 而 零 部 件 之 间 相 互 接 触 的表 面 称 为 结合 面 （或 接 触 面 ） 。结 合 面 包 括 固 定 结 合 面 、半 固定 结 合 面 和 运 动 结 合 面 。 无 论 是 哪 种 结 合 面 ，均 是 “柔 性 结合 ” ， 即 结 合 面 既 表 现 出弹 性 又 有 阻 尼 ， 既储 存 能 量 又 消 耗 能 量 …。 许 多研 究 表 明 ，机 床 中结 合 面 的 刚度 约 占机 床 总 刚 度 的 ６０％￣８０％，结 合 面 引起 的变 形 量 约 占机 床 总体 静 变 形 量 的８５％￣９０％ｆ２ 。结 合 面 刚度 是 机 床 总 刚度 的重 要 组 成 部 分 ， 甚至 是 机床 的薄 弱环 节 ∞］， 结合 面 的变 形 不 仅 会 影 响组 成 结构 的几 何 关系 ，甚 至 会影 响机 床 的加 工精 度 及 寿命 。在 使 用有 限元 软 件对 机床 部 件或 整机 进 行动 态 特性 分 析 时 ，结合 面模 型 建立 的正确 与否 直接 影 响分 析 的结 果 。
直线滚动导轨结合部刚度特性研究与应用
的
量许1、4%2为个接触的
；!&为各
接触体的
和;）*#为丁值所决定系数凹,即：
'二 |卩21-&22 丨
(6)
!p
各个接触点之间的曲率为凹:
滚珠：P11&P12&W-
（7）
导轨、滑块：p21& —1/ p2&0
⑻
式中:/为滚珠曲率半径与滚道直径之比;为滚珠
直径。
和为:
!P'P11+P12+P21+P22
象通过ANSYS有限元软件验证了本文所提出的结
合部刚度
的
，
导轨结合
部的
机有
，结
合部刚度 性 机
性能的 响
1导轨结合部刚度识别方法研究与建立
如图1所示，直线滚动导轨是由底座、滑块以及 滚珠个部分组
滑块
滚珠
、底座
图1导轨结构 图
为了建立导轨在工作载荷下的刚度模型，本文
出的结合部刚度
基于 的假设［6-8］：
锻压裝备与制造技术
图2轨道工作载荷受力
直线滚动导轨的（力情况，图中F$、F2、F#以及$4为 各个滚珠所受法向力。
根据载荷平衡条件可以得出:
F&F' F）=F*
（1）
2m（F1-F3）sin7=F^
（2）
其中，同时由Hertz接触理论得：
F12/3-Fo2/3=Fo2/3-F32/3
（3）
式中:&为导轨单个滚道中滚珠的数量;F"为直线滚
同时对滚珠进行约，保证
模型的
性叫呵。
在对其
时 对滚珠的约束，在成接触
划分网格后，得到如图4所示
导轨滑块结合部的非线性刚度等效建模研究
ｏ ｆ ｒ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｗ ａ ｙ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｗ ｉ ｔ ｈ ｂ ａ ｌ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｆ Ｅ Ａ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｐ ｉ ｒ ｎ ｇ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｎ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ．Ｒ ｅ — ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｆ Ｅ Ａ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｒ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｗ ａ ｙ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｗ ｉ ｔ ｈ ｂ ａ ｌ ｌ ｓ ａ ｌ ｍ ｏ ｓ ｔ ｐ ｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ｔ —
导 轨 滑 块 结 合 部 的 非 线 性 刚 度 等 效建 模 研 究
杨 涛 ① 张 为 民① ② 杨 勇 ①
（ ① 同济大学机械与能源工程学院， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ； ② 同济 大学 中德 学院 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
摘 要： 基 于弹 性力 学及 其赫 兹 接触 理论 ， 以导轨 滑块 结合 部 为研 究 对 象 ， 在 分析 计 算 预 紧情 况 下 结合 部 刚 度 特性 的基 础 上分别 采 用含 滚珠 的 结合部 有 限元 模 型与 非线 性 等 效弹 簧 有 限元 模 型仿 真 计 算。 分
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｗ ａ ｙ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｉ ｓ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ．Ｂ ｙ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ
机床导轨结合面动刚度参数修正优化
机床导轨结合面动刚度参数修正优化周翔;魏昕【摘要】目前，有限元方法已经广泛应用于机床分析及优化设计之中，有限元模型的准确性会对静动态分析产生巨大的影响，模态试验测试方法可以用于检验并修正模型。
以某数控雕铣机为分析对象，将模态试验与有限元计算相结合，基于模态试验的动态参数测试结果，利用ANSYS Workbench有限元分析软件进行多目标优化设计，修正导轨结合面刚度参数，使矫正后的有限元模型更为准确地描述机床的动态特性。
% At present,the finite element method has been used widely in machine tool analysis and optimization of design,the accuracy of the finite element model will have serious effects upon static and dynamic analysis. Modal test method can be used to test and correct the model. This paper used a CNC carving the milling machine as analysisobject,modal test combined with finite element method. Based on the dynamic parameters test results from modal test, used ANSYS Workbench to realize multi-objective optimization design, and corrected the joint surface stiffness parameters of the guide way,to make sure the corrected finite element model can accurately describe the dynamic characteristics of the machine tool.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】5页(P67-70,99)【关键词】模态试验;有限元分析;参数修正;结合面刚度【作者】周翔;魏昕【作者单位】广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006;广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TP391.770 引言在机床结构设计中，结构的动态特性越来越受重视。
滚动导轨结合部法向动态特性参数的双自由度测试方法
滚动导轨结合部法向动态特性参数的双自由度测试方法杨尧;袁军堂;汪振华;周乐【摘要】准确的滚动导轨结合部动态特性参数是进行数控机床整机动态特性分析的关键,因此研究滚动导轨结合部动态特性参数测试方法将具有十分重要的意义.首先,对滚动导轨结构进行分析,将滚动结合部从结构中分离出来,并建立了等效的双自由度滚动导轨结合部动态特性参数测试模型,提出动态特性参数识别方法.其次,在动态特性参数测试模型的基础上研制了测试系统,并对GZB45型滚动导轨结合部的法向接触刚度和阻尼进行测试,多次试验结果显示试验所测移动部件质量与实际移动部件质量相差小于2％,表明该测量模型对滚动导轨结合部法向刚度和阻尼的识别是可靠的.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】4页(P118-121)【关键词】滚动导轨;双自由度;动态特性参数;结合部;动刚度;阻尼【作者】杨尧;袁军堂;汪振华;周乐【作者单位】南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TH113滚动导轨作为现代数控机床的重要核心部件，其结合部的动态特性在很大程度上影响着数控机床的刚度、精度以及精度保持性。
因此为实现机床结构动态优化设计，提高机床整体性能，对滚动导轨结合部动态特性参数测试方法的研究具有十分重要的意义。
在滚动导轨结合部动态特性参数测试方法上许多学者作了大量的试验研究［1－3］，归纳起来就是采用模态试验的方法识别得到的结构模态参数(主要为模态频率和模态向量)后，再反求动态特性参数(主要为刚度和阻尼)。
这其中就存在一个问题，即结构模态参数虽然反映着结构质量和刚度的分布状态，但在选取的某阶显著模态中，模态质量与实际质量间存在误差，因而直接对滚动导轨结合部动态特性参数的准确识别成为一个热点和难点。
基于模态试验的导轨滑块结合面分析与有限元仿真
基于模态试验的导轨滑块结合面分析与有限元仿真董秀丽;米洁【摘要】导轨结合面是机床结合面的重要组成部分,机床的整机动态特性分析在很大程度上取决于如何正确处理机床导轨的结合面.文中运用三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS Workbench 12建立模型,采用弹簧-阻尼模型简化处理结合面,并对导轨滑块系统进行有限元仿真和模态试验,得到滑块的固有频率和模态振型,对比两种结果是否一致,从而验证了导轨结合面处理模型的正确性,并对导轨滑块结构提出了改进建议.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】3页(P47-49)【关键词】导轨滑块;结合面;有限元仿真;模态试验【作者】董秀丽;米洁【作者单位】北京信息科技大学机电工程学院,北京100192;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TP391.70 引言随着近年来数字信号处理方法的发展，模态分析技术在汽车、机床、电气机械、飞行器等工业领域得到了广泛的应用［1］。
这是一种理论与实验紧密结合的、行之有效的方法。
实践证明，它能解决复杂的动力学问题，因而有着巨大的生命力，并得到了广泛的发展。
振动系统的特性可以用模态来描述［2］。
表征模态的特征参数是振动系统的各阶固有频率、固有振型（主振型）、模态质量、模态刚度和模态阻尼等。
建立用模态参数表示的振动系统方程并确定其模态参数的过程便称为模态分析［3］。
模态试验分析方法还可用于处理机械结合面。
机械结合面是指机床的多个零件、组件、部件之间相互接触的表面，简称“结合面”或“接触面”［4－5］。
机床的动态特性很大程度上取决于结合面的特性，结合面参数的正确与否对整个机床的有限元模型的建模精度有重要的作用。
导轨结合面作为机床结合面的重要组成部分［6］，如何正确处理是关键。
本文对于机床中采用的导轨滑块系统，对导轨滑块结合面进行处理。
通过对滑块进行模态实验，得出固有频率等特性参数，验证结合面处理模型的正确性。
数控机床滑动导轨结合面动态特性参数测试及应用研究的开题报告
数控机床滑动导轨结合面动态特性参数测试及应用研究的开题报告一、研究背景数控机床一直是工业生产中不可或缺的设备，其精准度和稳定性对产品质量的影响很大。
数控机床的滑动导轨结合面动态特性参数对于机床的精度和稳定性也有着重要的影响。
因此，研究数控机床滑动导轨结合面动态特性参数测试及其应用是十分必要的。
二、研究内容本次研究旨在通过对数控机床滑动导轨结合面动态特性参数进行测试和分析，获取结合面的磨损和变形情况，并实现对机床的精度和稳定性的控制和优化。
具体内容包括：（1）设计并制作测试装置，包括传感器、测量仪器及采集系统等。
（2）对数控机床滑动导轨结合面进行动态特性参数测试，包括频率响应、阻尼比等参数。
（3）根据测试结果，对滑动导轨结合面的磨损和变形情况进行分析。
（4）基于测试结果，对机床的精度和稳定性进行控制和优化，提高机床的加工精度和效率。
三、研究意义通过对数控机床滑动导轨结合面动态特性参数的测试和分析，能够准确检测结合面的磨损和变形情况，并实现对机床的精度和稳定性的控制和优化，提高机床的加工精度和效率。
这对于工业生产具有重要的意义，能够提高产品质量，降低生产成本，增加生产效益。
四、研究方法本研究采用实验法和理论分析相结合的方法进行研究。
具体步骤如下：（1）设计测试装置，包括传感器、测量仪器及采集系统等。
（2）制作样品，并进行动态特性参数测试。
（3）根据测试结果，对滑动导轨结合面的磨损和变形情况进行分析。
（4）基于测试结果，对机床的精度和稳定性进行控制和优化，提高机床的加工精度和效率。
（5）总结研究成果，形成研究报告和论文。
五、研究计划本研究计划周期为一年，计划安排如下：第一阶段：文献调研和测试装置的设计（2个月）（1）进行文献调研，了解国内外相关研究的现状和发展趋势。
（2）设计测试装置，包括传感器、测量仪器及采集系统等。
第二阶段：数控机床滑动导轨结合面动态特性参数测试（5个月）（1）制作样品，包括两种不同材质的滑动导轨结合面。
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（ ） ５ 图 ２ 测试装置实物图
其中 ， ＨＸ－Ｙ （ ω ）为运动部 件 频 响 函 数 与 基 础 频 响 函数矢量差 ， 二者可由 ＨＹ （ ω ）为 基 础 频 响 函 数 ， 实测数据计算得到 。 由 以 上 推 导 过 程 易 知， Ｈ（ ω ）是 一 个 等 效 单 自由度系统的频响函数 。 在单自由度系统的固有 频率处 ， 质 量 块 的 振 幅 达 到 峰 值， 相位由０ °变 ， 。 由测 激励与响应间的相 位 差 为 ９ 到 －１ ８ ０ ° ０ ° 量所得的频响函数曲线可识别出系统的固有频率 然后根据 ｋ ＝ｍω２ 求出滑动导轨结合面的动 ωｎ， ｎ 刚度 。 这种识别方法消除了基础位移对试验的影 响， 更 符 合 实 际， 识别出的参数精度高且具有理 论依据 。
０ 引言
机床中各类结合面的动态特性对整机动力学
１ － ２］ ， 性能都有着重要影响 ［ 动载荷下抵抗变形的能
规律 ， 为高精度数控机床的设计提供了依据 。
１ 试验原理与方法
１． １ 试验原理 典型的滑动 导 轨 结 合 面 构 成 如 图 １ 所 示 ， 滑 块和固定导轨配 合 形 成 滑 动 结 合 面 ， 导轨与基础 之间为螺栓连接 。 滑动结合面的接触刚度相对于 固定结构 （ 基础 ） 的 刚 度 较 低， 振动时结合面的变 形远大于固定结 构 自 身 的 变 形 ， 因此可以将固定 结构近似为刚体 ， 滑块看作质量块 ， 滑动结合面便 可等效为刚度为 ｋ、 阻尼为ｃ 的弹簧阻尼器 。
收稿日期 ： ２ ０ １ １—０ ５—１ ３ ； 基金 项 目 ： 国家科技重大专项（ 国家自然 ２ ０ ０ ９ Ｚ Ｘ ０ ４ ０ １ ４－０ ３ ６） ） 科学基金资助项目 （ ５ １ １ ０ ５ ２ ０ ７
图 １ 滑动导轨结合面示意图
由于结合面本身存在一定的几何形状误差及 微观不平度 ， 而且结合面间可能存在介质等 ， 所以 当受到外加复杂动 载 荷 作 用 时 ， 结合面间会产生 微小的相对位移或 转 动 ， 使结合面既存储能量又 消耗能量 ， 表现出既有弹性又有阻尼的特性 ， 这就 ·１ ０ ２ １·
· · ¨（ ） ）＝ ｐ（ ） ｍ ｘ ｔ） ｘ（ ｔ） ｔ） ｘ（ ｔ） ｔ） ｔ）（ １ ＋ｃ（ －ｙ（ ＋ｋ（ －ｙ（
表 １ 滑动结合面动态特性的影响因素
影响 因素 因素 速度 （ ／ ） ｍｍ ｍ ｉ ｎ ０， ５ ０， １ ０ ０ 面压 是否 润滑油牌号 （ ） 贴塑 ｋ Ｐ ａ ０， ２ ０， ４ ０， ３ ２号， ６ ８ 号 ， 贴塑 ， ６ ０， ８ ０， １ ０ ０ １ ０ ０号 不贴塑
而对滑动结合面的研究较少 。 和试验研究比较多 ， 滑动导轨作为机 床 上 使 用 最 广 泛 的 导 轨 ， 其结合 面动态特性参数的研究对提升高精度数控机床的 设计水平和制造水平具有重要意义 。 为了研究不同条件下滑动导轨结合面的动力 学特性 ， 本文分析 了 影 响 滑 动 结 合 面 动 态 特 性 的 因素 ， 并在自主研 发 的 滑 动 结 合 面 动 态 特 性 测 试 系统上以各种滑动导轨为测试对象进行了大量试 验， 获取了多种滑动结合面的动态特性参数 ， 分析 了滑动结合面动态特性参数随其影响因素的变化
— — 郭成龙 袁军堂 王维友等 滑动导轨结合面动刚度的试验研究 —
滑动导轨结合面动刚度的试验研究
２ １ １ １ １ 郭成龙１， 袁军堂 王维友 夏玲玲 黄 俊
南京理工大学 ， 南京 ， 一汽解放汽车有限公司 ， 长春 ， １． ２ １ ０ ０ ９ ４ ２． １ ３ ０ ０ １ １
变化值 ２ ０ ０， ３ ０ ０， ４ ０ ０
滑动导轨结合面动态特性参数的识别试验是 在自主研发的测 试 系 统 上 进 行 的 ， 试验装置构成 如图 ２ 所示 。 测试装置采用直流可调速电机驱动 丝杠螺母连接滑块 ， 通过直流调试器改 滚珠丝杠 ， 变电机转速以调 节 滑 动 速 度 ， 激振器连接在滑块 支架上对系统进行激振 。
摘要 ： 基于等效单自由度模型自主研发了滑动结合面动态特性参数识别试验台 ， 对不同类型的滑动 结合面进行参数识别试验 ， 得到了结合面的动刚度 ， 并分析了滑动速度 、 面压 、 介质等因素对刚度的影响 规律 。 分析结果表明 ： 滑动速度的增大会降低结合面的动刚度 ； 适当 增 大 面 压 可 提 高 结 合 面 的 动 刚 度 ， 且能降低速度增大对动刚度的影响 ； 添加润滑油能使结合面的动刚度提高 ２ 贴塑导轨比普 通 ０％ 左右 ； 金属导轨能更好地维持结合面动刚度的稳定性 ， 其动刚度随速度的变化在 ２ ５％ 左右 。 关键词 ： 滑动导轨 ； 结合面 ； 动刚度 ； 动压润滑 ： ／ 中图分类号 ： ＴＨ １ １ ＤＯ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ ４－１ ３ ２ Ｘ． ２ ０ １ ２． ０ ９． ０ ０ ４ ｊ ’ Ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ Ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ Ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｓ Ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｐ ｙ ｇ １， ２ １ １ １ １ Ｇ ｕ ｏ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｌ ｏ ｎ ｕ ａ ｎ Ｊ ｕ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｎ Ｗ ｅ ｉ ｏ ｕ Ｘ ｉ ａ Ｌ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｕ ａ ｎ Ｊ ｕ ｎ ｇ ｇ Ｙ ｇ Ｗ ｇ ｙ ｇ ｇ Ｈ ｇ ，Ｎ ， １． Ｎ ａ ｎ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ａ ｎ ｉ ｎ ２ １ ０ ０ ９ ４ ｊ ｇ ｙ ｇ ｙ ｊ ｇ ， ， ， ２． Ｆ ＡＷ Ｊ ｉ ｅ ｆ ａ ｎ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｃ ｏ ｍ ａ ｎ Ｌ ｔ ｄ ． Ｃ ｈ ａ ｎ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ １ １ ｇ ｐ ｙ ｇ ： ， Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｅ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｆ ｒ ｅ ｅ ｄ ｏ ｍ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｍ ｏ ｄ ａ ｌ ｅ ｘ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｑ ｇ ｐ ｔ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｕ ｉ ｄ ｅ ｏ ｆ Ｃ Ｎ Ｃ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｏ ｕ ｒ － ｙ ｐ ｇ ｇ ｐ ｇ ｙ ｇ ｙ ， ， ｓ ｅ ｌ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｏ ｉ ｎ ｔ ｗ ａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｗ ｏ ｆ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ － ｙ ｇ ｊ ： ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｗ ａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｓ ｅ ｅ ｄ ｗ ｉ ｌ ｌ ｒ ｅ ｙ ｇ ｇ ｐ － ； ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｉ ｎ ｔ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｗ ｉ ｌ ｌ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ － ｙ ｊ ｇ ｐ ｙ ； ’ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｌ ｕ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｉ ｌ ｗ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｂ ２ ０％ ； ｔ ｈ ｅ ｏ ｉ ｎ ｔ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ－ｉ ｒ ｏ ｎ ｙ ｇ ｙ ｊ ｐ ， ｃ ａ ｎ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｏ ｆ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｓ ｌ ｉ ｄ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｔ ｓ ｕ ｉ ｄ ｅ ｙ ｙ ｇ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｅ ｅ ｄ ｉ ｓ ａ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ２ ５％． ｙ ｐ ： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｈ ｄ ｒ ｏ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｌ ｕ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｉ ｄ ｅ ｏ ｉ ｎ ｔ ｇ ｙ ｙ ｙ ｇ ｊ ｙ
中国机械工程第 ２ ３ 卷第 ９ 期 ２ ０ １ ２ 年 ５ 月上半月
是等效动刚度和阻尼 。 假 设滑块的质量为 ｍ ， ｋ和 ｃ 分别为滑动导轨 结合面的等 效 动 刚 度 和 阻 尼 ， ｘ（ ｔ）和 ｙ（ ｔ）分 别 是滑块 和 基 础 的 位 移 ， 基 ｔ）为 滑 块 所 受 外 力 ， ｐ（ 为了消除 础位移影响弹簧和 阻 尼 器 的 受 力 状 况 ， 基础位移的影响 ， 根据单自由度系统理论 ， 其振动 方程可以表示为
１ Ｘ －Ｙ ＝ ２ ｃ＋ｋ Ｐ ＋ ｍω２ Ｙ － ｍω ＋ｊ ω
（ ） ３
令 Ｈ（ ω） ＝
１ ， ）可得 由式 （ ３ ｃ ＋ｋ － ｍω ＋ｊ ω
２
Ｈ（ ω）＝