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铣床振动模态分析研究.pdf

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第卷第期内蒙古民族师院学报自然科学版 ’ 年月 ’ 铣床振动模态分析研究 王守信董绍华李群 东北重型机械学院 摘要本文应用模态分析技术对铣床进行动态性能分析,通过模态实验,运用法对模态参 数进行辨识,得出若干阶模态振型,从影响精度的振型分析,提出有利于减轻振动及提高加工质量 的方案 关键词模态分析,法,铣床 引言 铣床的动态性能直接影响到机床的加工精度、表面粗糙度及效率,铣床的模态试验是机床 动态特性分析的重要手段,经过模态测试,得出各部分振动复振型,为铣床的设计及减轻振动 方面提供了客观的试验数据,从而对改进铣床的动态性能具有重要的价值 模态实验分析 激励测点布置 ,,, 试验的设备为铣床是在运转的情况下进行的地点为某厂铣床中心试验室激励 ,, 是采用非接触式电磁激振器激励信号采用序列伪随机信号激振力由压电晶体力传感器 来测量,该种信号抗干扰能力强,由于它具有周期性,可减少截断误差及能量泄露,便于在计算 ,,,, 机中应用,响应测量选用加速度传感器在方向分布个测点测点布置如图 截面布点数点号分布 工作台 图一结构布点图 ,,,, 截面各点观察三方向振动情况截面四点观察铣床刀具与机身传动外的振动工 作台四点观察工作台振动,直接反映工件的加工精度及形状误差 收稿日期一一 第期王守信等铣床振动模态分析研究 随机激励模态实验框图 扼流圈 电荷放大 函数记录仪动特性分析仪伪随机发生器 图一铣床随机激励仪器配置图 在铣床铣头上装有模拟刀具,通过安装在工作台上的激振器来模拟铣削力,共同完成铣削模态 ,, 过程结构动特性分析仪,具有功能,从时域及频域两方面进行谱分析,波形 分析 序列伪随机信号,自相关函数与功率谱 对随机信号进行分析处理, 我们用相关函数及功率谱密度来 描述随机过程,相关函数表示信 号的重复性或期性,功率谱表示 变量的频域特征和能量分析 平稳随机过程在离散情况下 自相关函数表示为图一序列伪随机信号 二,, , ‘” 。,。 一习艺‘,】‘,‘, 为延迟的采样单位数,取整数 二,, 对作变换令砂得 功率谱密度,即 二二 习尺一‘一二图一自相关函数 二二 得二一习一 将采样时间引入 下 二二· ‘一一’以 习 二二二,‘ 声护以。 兀 △ 其中。一以讯 图一功率谱 内蒙古民族师院学报年 · 频响函数输出曲线 由此图可初步判断各阶主模态的频率以便做进的精细分析,如图 全, 图一铣头位移导纳幅频图 模态参数辨识 时域法 ,, 即对振动结构上某点位移自由响应信号二,个测点采样组成自由响应采样数据 矩阵 , ,。, 。。〔〕 由模态理论可知 ,·‘,,,, ,‘一艺‘、一… 〔列阶模态系数列向量,凡阶模态复特征值, ——, 〔〕一〔中〕〔〕 ,··,, 其中〔套〕一〔并夏材…佩‘ ‘, 〔〕户丫 、 延时采样令一一△设夕,,一二一八, ,,二,。厂 、。、一污仲,幼艺一…苏。舒一‘钊户之 则〔〕一〕几 , 第三次延时采祥令,二之△ 尸 “’「 「。 ,,,、。““ ‘干△丰△戈,、‘一分尺一势 址二尺认刃〕 建立特征方程 〔〕一〔必〕 了〔〕或〔〕一〔协〕〔〕 ‘〕‘〔〕尸 了叮〕、厂〔〕、 〔幻或〔力〕〔童〕伍〕一弓 ‘〔〕尸‘〔〕尸 ,,,·‘。 取〔少〕一’团〕〔伞〕一’〔力〕则〔力〕〔少〕〔〕一’〔伞〕〔伞〕〔伞〕‘△八少 一’, 令〔,〕一咖。〕一忿〕〔豁由上式可知〔,〕为已” 第期王守信等铣床振动模态分析研究 ,, 〔〕一〔〕少一