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轴间耦合下多轴联动机床的位置维动态特性分析被引量：10: 2014年; 多轴联动机床刀尖点在空间运动过程中由于机床结构构形改变和轴间耦合作用,会造成动结合部刚度的非线性变化,进而改变系统惯性矩阵、刚度矩阵元素的量值,从而导致系统动态特性的改变。以一台典型的三轴联动龙门机床为研究对象,采用集中参数法建立轴间耦合下三轴联动机床系统的动力学模型,并推导系统的动力学方程,其系数矩阵是系统运动状态的函数。利用所建模型,对系统频率和频率响应函数相对于位置参数的变化进行分析。仿真和试验结果表明:轴间耦合作用对多轴联动机床的动态特性影响较大,系统的固有频率及对应幅值与刀尖点在x轴、y轴、z轴运动位置的变化有很大关系,极端位置的固有频率相差10%左右,响应的幅值变化量可达2倍左右。; 王磊刘海涛杨啸张俊赵万华

高速高加速度下的进给系统机电耦合被引量：37: 2013年; 高速高加速度进给对数控机床提出了更高的要求,也增加了对机电耦合的研究难度。从理论分析和仿真的角度,分别对高速高加速度下,伺服系统、机械系统以及切削力的频率特性以及其时变特性进行分析,探究高速高加速度对进给系统机电耦合的影响。结果表明,随着速度和加速度的增大,机械系统的质量分布会随着位置的不同发生偏移;丝杠螺母副以及轴承副的轴向刚度随着加速度的不同而不同,并且随着加速度的增大,存在刚度突变点;伺服输出力频率特性受电感非线性的影响也发生变化,随着速度的增大;伺服输出力的频率成分增大,频率幅值增大,随着加速度的增大,伺服输出力的频率不变,幅值增大;刀具安装偏置对切削力的影响更加明显,切削力谐波成分增多;各个系统间的相互作用变得更加复杂,机电耦合对运动精度的影响更加凸显。; 卢秉恒赵万华张俊杨晓君王磊王磊张会杰; 关键词：机电耦合频率特性

一种机床固定结合面形状的拓扑设计方法被引量：5: 2014年; 提出了一种考虑动力学特性的机床固定结合面形状的拓扑设计方法,将固定结合面实际接触区域的接触刚度模型等效为一种有限单元材料模型,给出了其材料等效模型——弹性模量及剪切模量的计算方法,并以此等效模型确定了固定结合面接触单元的刚度矩阵。采用渐进结构优化法进行固定结合部接触区域拓扑形状的优化设计,即采用删除准则,消除对总体固有频率贡献较小的接触区域材料,达到主动设计结合面实际接触区域的拓扑结构。通过车头箱与斜床身的螺钉结合面的工程案例,阐述了拓扑形状的动力学主动设计的基本流程,证明了这种方法的可行性与实用性。; 王磊王磊金涛金涛杜瑞; 关键词：机床固定结合面设计方法拓扑

考虑模态特性的高速机床进给系统刚度匹配研究被引量：8: 2014年; 为了得到进给系统的最优动态特性,建立了进给系统的动力学模型。采用有限元法对高速机床进给系统的部件与结合面进行刚度设计,通过分析进给系统的振动形式,找出了在各种因素下系统模态参数的变化规律,以工作台的结构设计为例,进行了合理的刚度匹配。进给系统在低频段沿进给方向振动,最显著的影响因素是工作台的质量、丝杠-螺母副接触刚度、轴承副接触刚度和丝杠自身的拉压刚度,当系统沿垂直于工作台的方向振动时,受导轨-滑块结合面刚度的影响较大。在不同导轨、滑块跨距组合参数下,对系统模态的特性变化规律进行了分析,当滑块跨距为400mm、导轨跨距为300mm时,系统模态为最优分布。研究表明,该刚度匹配设计方法可使工作台的质量减小10%,进给系统的1阶固有频率提高9%,从而验证了该方法的准确性。; 刘海涛王磊赵万华; 关键词：高速机床模态特性进给系统

基于结合面特性及大型工件效应的超重型卧式镗车床整机动态特性分析被引量：1: 2011年; 提出了超重型卧式镗车床结合面的有限元建模方法,对整机及关键部件进行动态性能分析,并进行了试验验证。考虑到大型工件本身对整机动态特性的影响,对比分析了考虑大型工件效应的整机动态特性。为机床的结构设计及优化机床的加工工艺提供了理论支持。; 金涛王磊陈卫星赵万华; 关键词：动态特性

低频伺服力激励下进给系统建模与动态响应分析被引量：26: 2015年; 针对精密丝杠直线进给系统在低频伺服力激励下产生动态响应的原因及机理进行了建模研究,提出了一种进给系统动力学模型。其特色在于不同于伺服输出力高频成分或其他方向高频激励可能会引起机械系统共振的建模分析,描述了伺服电动机的伺服输出力的低频谐波成分对进给系统动态响应的影响。采用集中参数法建立了进给系统的动力学模型,利用拉格朗日方法,推导了精密车床进给系统的运动方程。仿真和试验结果表明:1伺服力矩中存在着众多的谐波成分,频率数值远远低于进给系统的第一阶固有频率66 Hz,而且随着速度的增大,频率分量增大;2刀尖点在z轴进给方向振型所对应的第一个固有频率,仿真与试验结果误差在5%之内,验证了所建动力学模型的有效性;3与测量的匀速运动下刀塔运动速度响应对比,所建模型能有效地反映伺服输出力低频谐波成分对机械系统动态响应的影响;响应的幅值变化量15%左右。最后指出,在精密机床进给系统设计中,必须考虑伺服激励的低频谐波成分带来机械系统的微小强迫振动。; 王磊刘海涛梁滔马晓波赵万华; 关键词：进给系统低频摩擦力

基于广义加工空间及工件效应的超重型机床动态特性分析被引量：4: 2012年; 针对超重型卧式镗车床广义加工空间的动态响应,建立了基于结合面特性的整机有限元模型,分析了整机在广义加工空间的模态及刚度场特性,并考虑到大型工件本身对整机动态特性的影响,对比分析了考虑大型工件效应的整机动态特性。为优化机床的加工工艺,提高机床加工精度提供了理论支持。; 王磊金涛陈卫星赵万华; 关键词：动态特性

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王磊