模态参数识别是试验方法建模过程中最重要的环节。模态参数识别就是采用 实测数据通过某种误差准则极小的优化算法,确定结构系统的模态参数,其中包 括模态固有频率、模态阻尼比、模态质量、模态刚度及振型等。目前常用的模态 参数识别算法分为频域法、时域法及时一一频域法三大类
以上的方法中,大多是用每个测点所得的频响函数测试值,单独进行曲线拟 合,而后,得到各阶模态频率、阻尼、留数的估值。不同测点同阶模态参数理论 上应该是相同的。但是由于模型和测量都存在误差,因此,不同测点所识别的模 态参数往往并不完全相同,特别是阻尼和留数的估值比固有频率更难确定,并且 留数和阻尼估值又是相关的,阻尼有较大误差,势必导致留数估值有较大误差。
测试点所测得的信息要求有尽可能高的信噪比,因此,测试点不应该靠近节 点。注意到实际上使用的一般都是加速度传感器。实际测得的都是加速度信号、 因此在******测试点的位置,其平均驱动自由度加速度的值应该较大。确定******测 试点的方法通常用 El (Effective Independence)法[48]。
为验证这一特性,把加速度计分别摆放在工作台、立柱、主轴箱、床身然后 用力锤敲击主轴,测量各点响应信号,然后两点交换后观察,利用B&K3660C Pulse LAN-XI动态数据采集系统的对采集到的频响函数进行分析[51][52],若频率、相位 一致即说明该立式加工中心可以近似被认为是一线性系统。具有互异性。如下是 其中一测点的数据:
本章先简单介绍了对VMC1060立式加工中心进行试验模态分析所需的仪器 设备,以及试验过程中的相关传递函数测试。通过模态分析软件对传递函数进行 曲线拟合,识别得到机床整机的试验模态参数。最后对机床的薄弱环节进行了简 单分析,并提出了初步的修改意见。
本论文对对VMC1060立式加工中心整机进行了试验分析。并在试验基础上 对其结构动态特性进行了分析,找出了该机床结构所存在的薄弱模态和薄弱环节。 全文的研究的工作总结为以下几个方面:
随着市场经济地快速发展和全球经济一体化程度地不断加深,市场对于装备制造 业产品提出了性能更好、能耗更少、人机界面更高等一系列要求,作为装备制造业的“工 作母机”一精工机床,其精度、功能、可靠性水平直接决定了产品的市场竞争力水平[1]。 长期以来,我国一直是精工机床制造大国[2]、消费大国,却不是制造强国[3]。国内精工 机床市场,尤其中高端市场长期被国外品牌所占领[4][5],其中主要原因就是国产精工机 床产品的可靠性水平差[6][7]。
龙门移动精工加工中心移动横梁由其下方的两个电磁悬浮系统共同悬浮,电磁悬 浮系统的控制精度决定了横梁的悬浮精度和加工部件的精度。横梁两侧和上方都设置 有导向单元,从而实现悬浮横梁水平方向的移动。导向水平方向运动单元与竖直方向 悬浮单元都是采用吸引型电磁悬浮系统。由于悬浮横梁由两个电磁悬浮系统共同悬 浮,因此两个电磁悬浮系统需要保持很好的协调同步运行才能保证悬浮横梁水平方向 具有较高的精度[24]。
机床动态特性的试验研究包括[13][2°][21]:动态测试、模态分析、确定薄弱环节 以及切削试验等,根据需要采取相应措施用以实现结构动态特性优化,是理论分 析和动态试验密切结合的过程。机床动态特性中起主要作用的是少数低阶模态, 只要能精确地测试和识别出这些模态的参数,就可较精确地反映机床结构的动态 特性。试验模态分析技术通过对结构进行动态试验,识别结构的模态参数,建立 模态模型,用图形显示结构振动形态,根据结构的实际使用情况,找出薄弱的环 节,为结构动力修改提供可靠的信息。其分析结果主要依赖于实际的测试数据和 分析手段选择的合理性。
随着测试仪器、计算机技术、软件技术的飞速发展,动态试验中,功能强大 的以计算机为主体的试验分析系统逐步取代了依赖于专用信号分析仪的传统的试 验分析系统,且功能更强大、灵活。为以计算机为主体结构的模态特性试验分析 系统硬件,如图3.2所示,主要有以下三个分系统组成