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Test and Evaluation of Stiffness of a Pin Turning Device for Large Marine Engine Crankshafts
1
作者 Y. H. Choi G. B. Ha +1 位作者 D. H. Kim H. S. An 《Journal of Power and Energy Engineering》 2013年第7期14-19,共6页
In order to prevent unwanted excited vibrations and to secure better machining precision in large size heavy duty machine tools dynamic stiffness is one of the most desirable and critical properties. In the past decad... In order to prevent unwanted excited vibrations and to secure better machining precision in large size heavy duty machine tools dynamic stiffness is one of the most desirable and critical properties. In the past decades, many researches on machine tool stiffness test and evaluation methodology have been made. However any methodology for a Pin Turning Device (PTD), which is a special kind of turning lathe for machining big size crankshaft pins, is rarely found among them. This study proposes a test and evaluation process of stiffness of a PTD by measuring frequency response function at the tool center point (TCP). For conformance proving for the proposed methodology, stiffness of a PTD obtained by the proposed method with impact hammer test (IHT) has been compared with that determined by FEM. 展开更多
关键词 PIN TURNING Device (PTD) machine Tool stiffness COMPLIANCE Response Function Impact HAMMER Test
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考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型 被引量:1
2
作者 王豪 黄为彬 方兵 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第4期732-738,共7页
针对机床数字化设计中典型结合面建模精度误差较大的问题,提出了一种采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法,建立了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型,并完成了相应的静刚度测试实验。首先,综合考虑了弹塑性变形机制... 针对机床数字化设计中典型结合面建模精度误差较大的问题,提出了一种采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法,建立了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型,并完成了相应的静刚度测试实验。首先,综合考虑了弹塑性变形机制和摩擦力的影响,提出了一种新的结合面法向和切向刚度的分析模型;其次,根据不同类型结合面的特点,采用虚拟材料模拟结合面的刚度特性,建立了刚度特性与虚拟材料弹性模量和泊松比的关系,并将其应用于精密数控机床整机的静刚度分析;最后,开展了整机工艺系统的静刚度测试实验,得到了主轴末端X、Y、Z三个方向的刚度分别为26.60 N/μm、41.87 N/μm和40.17 N/μm,并将其与仿真数据进行了对比。研究结果表明:不考虑结合面影响的模型相对误差将近17%,而考虑结合面影响的模型相对误差在5%以内,验证了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型的有效性;采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法可作为机床数字化设计的一种可行的方法。 展开更多
关键词 机床数字化设计 虚拟材料法 结合面静力学特性 静刚度测试 有限元静力学分析模型 弹塑性模型
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数控机床静刚度有限元分析 被引量:13
3
作者 刘启伟 王海滨 朱春雨 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2012年第4期71-75,共5页
首先进行了整机的有限元分析,然后通过试验进行了结果验证。在确定了有限元分析结果的有效性后,利用数控机床串联刚度场理论进行了部件级的详细分析,绘制了串联刚度场图谱,分析了机床的刚度分布情况及存在的薄弱环节。
关键词 数控机床 静刚度 试验 有限元 串联刚度场
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基于轴承及导轨接触刚度的混联机床静刚度研究及优化 被引量:27
4
作者 刘悦 汪劲松 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期151-155,共5页
针对新型重型混联机床XNZH2430的构型,建立该机床的有限元模型,分析兼顾部件连接处轴承刚度及直线导轨与滑块接触刚度的机床静刚度特性。计算在一定载荷条件下,加载荷处的变形位移,由此得出机床各方向静刚度,并与静刚度试验结果进行了... 针对新型重型混联机床XNZH2430的构型,建立该机床的有限元模型,分析兼顾部件连接处轴承刚度及直线导轨与滑块接触刚度的机床静刚度特性。计算在一定载荷条件下,加载荷处的变形位移,由此得出机床各方向静刚度,并与静刚度试验结果进行了对比。有限元仿真结果与试验结果的相对偏差较小,证明仿真结果是可信的。以有限元仿真为依据对整机静刚度进行优化。对轴承进行优选和更加严格的预紧,使轴承刚度得到提高,对整机重新加载进行计算,整机静刚度得到明显提高。 展开更多
关键词 混联机床 静刚度 轴承 导轨
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并联机床的平行机构对其静刚度的影响分析 被引量:5
5
作者 朱春霞 朱立达 +1 位作者 刘阳 蔡光起 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1171-1173,共3页
为了研究机床静刚度对并联机床性能的影响,以东北大学研制的3-TPT并联机床为研究对象,通过对机床静刚度模型的理论分析,得出了机床静刚度的表达式.利用大型有限元分析软件ANSYS,在机床不同的受力条件下对机床主架静刚度和机床整机的静... 为了研究机床静刚度对并联机床性能的影响,以东北大学研制的3-TPT并联机床为研究对象,通过对机床静刚度模型的理论分析,得出了机床静刚度的表达式.利用大型有限元分析软件ANSYS,在机床不同的受力条件下对机床主架静刚度和机床整机的静刚度进行仿真分析,指出了机床刚度的薄弱环节以及平行机构对机床整机的影响.分析结果表明:机床的z向刚度远大于水平方向的刚度;机床整机的刚度远大于机架的刚度,平行机构能使机床的刚度成倍增加,随着平行机构所在位置高度的增加,其z向刚度增大. 展开更多
关键词 并联机床 平行机构 静刚度 ANSYS 仿真
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3-TPT型并联机床静力学及刚度研究 被引量:8
6
作者 付红栓 赵恒华 杨辉 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第1期42-44,共3页
以一种3-TPT并联机床为研究对象,研究该机床在承受静态外力负载时静力学问题及运动平台的刚度问题。首先利用虚功原理建立了并联机床的静力学正解方程,然后推导出该并联机床的柔度矩阵,在此基础上利用Matlab软件对该机床的静力学及刚度... 以一种3-TPT并联机床为研究对象,研究该机床在承受静态外力负载时静力学问题及运动平台的刚度问题。首先利用虚功原理建立了并联机床的静力学正解方程,然后推导出该并联机床的柔度矩阵,在此基础上利用Matlab软件对该机床的静力学及刚度进行了研究,仿真出了该三杆并联机床的运动平台静力学特性及其刚度的变化曲线。研究结果表明:驱动杆所承受的最大载荷不超过运动平台负载的2.5倍,且随着运动平台远离Z轴,其Z方向刚度变化较其他方向尤为明显。这一分析为并联机床的结构优化设计和动力学研究提供了理论基础。 展开更多
关键词 并联机床 静力学 刚度
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双丝杠与直线导轨结合部静刚度分析 被引量:6
7
作者 尹宜勇 祝莉平 +1 位作者 贾志新 赵彤 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期202-206,共5页
基于弹性力学赫兹接触理论,对主轴箱在z轴不同位置时双滚珠丝杠副轴向刚度、角接触球轴承轴向刚度和直线导轨副线刚度进行分析,建立了静刚度模型。基于此模型,结合有限元仿真,得出永磁直线同步电动机法向力对机床刀具点的变形。仿真结... 基于弹性力学赫兹接触理论,对主轴箱在z轴不同位置时双滚珠丝杠副轴向刚度、角接触球轴承轴向刚度和直线导轨副线刚度进行分析,建立了静刚度模型。基于此模型,结合有限元仿真,得出永磁直线同步电动机法向力对机床刀具点的变形。仿真结果与实验结果对比表明,两者吻合很好,验证了静刚度模型的有效性。 展开更多
关键词 机床 滚珠丝杠 直线导轨结合部 静刚度
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机床床身结构综合优化设计技术 被引量:11
8
作者 宋宇 丁晓红 张横 《制造技术与机床》 北大核心 2016年第1期73-77,82,共6页
针对目前常用的内部布置加筋板的箱型床身结构,提出一种同时考虑床身结构的动静态刚度和经济性的综合优化技术。由于床身结构的动静态刚度和质量与支撑垫铁的位置、内部加强筋板布局以及各构件的厚度尺寸有关,提出的综合优化设计技术包... 针对目前常用的内部布置加筋板的箱型床身结构,提出一种同时考虑床身结构的动静态刚度和经济性的综合优化技术。由于床身结构的动静态刚度和质量与支撑垫铁的位置、内部加强筋板布局以及各构件的厚度尺寸有关,提出的综合优化设计技术包括以下3个层次:首先以结构的最大静动态刚度最优为设计目标,对床身结构的垫铁位置进行优化;其次在多工况情况下,以结构的最大静态刚度最优为设计目标,对床身结构的内部加筋板布局进行优化;最后以结构质量最小,以结构的动静态刚度为约束条件,对构件的尺寸进行优化。优化结构表明,采用提出的设计方法,在床身结构质量减小24.48%的情况下,结构的一阶固有频率提高7.83%,结构的导轨静变形有所变差,中间段偏离零线0.5μm左右,但并不影响加工精度,可通过预修正来抵消变形,说明了提出的设计方法的有效性。 展开更多
关键词 机床床身 动静态性能 轻量化 拓扑优化 尺寸优化
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一种冗余并联机床静刚度有限元分析与优化设计 被引量:8
9
作者 吕亚楠 王立平 关立文 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第2期1-3,共3页
为了研究并联机床的静刚度,采用有限元法研究了一台冗余并联机床的静刚度,利用UG建立整机三维模型并倒入ABAQUS建立有限元模型,分析了一台冗余并联机床在不同位姿下的刚度。结果表明,冗余并联机床比非冗余并联机床刚度高,整机x、y向刚度... 为了研究并联机床的静刚度,采用有限元法研究了一台冗余并联机床的静刚度,利用UG建立整机三维模型并倒入ABAQUS建立有限元模型,分析了一台冗余并联机床在不同位姿下的刚度。结果表明,冗余并联机床比非冗余并联机床刚度高,整机x、y向刚度低,z向刚度高。为了提高机床x、y向刚度,提出了两种机床机构的改进方法,为机床的设计和优化提供了依据。 展开更多
关键词 并联机床 冗余驱动 静刚度 有限元方法 ABAQUS
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基于ANSYS的新型3-TPS并联机床静刚度分析 被引量:6
10
作者 罗继曼 蔡光起 李景奎 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS 2006年第2期341-344,共4页
目的对新型3-TPS并联机床进行刚度计算和分析,找出不同型位下该并联机床刚度的变化规律和特点,使机床避免薄弱环节,以提高在高刚度下工作机床的加工精度.方法对并联机床刚度进行理论建模,找到对该并联机床静刚度产生影响的因素,然后应... 目的对新型3-TPS并联机床进行刚度计算和分析,找出不同型位下该并联机床刚度的变化规律和特点,使机床避免薄弱环节,以提高在高刚度下工作机床的加工精度.方法对并联机床刚度进行理论建模,找到对该并联机床静刚度产生影响的因素,然后应用有限元分析软件ANSYS对不同型位下、不同方向上的刚度进行仿真和计算.结果在同一位姿下,沿着Z轴方向刚度较大;在不同位姿下,极限位置的刚度最小;变形最大处在动平台与平行机构相连的铰链连接处;平行机构的变形量比较大.结论沿主刚度方向的刚度比其他方向大,远离极限位置可以提高刚度,并联机构的薄弱环节在动平台与平行机构联接的铰链处,平行机构的刚度将对整机刚度有很大的影响. 展开更多
关键词 并联机床 静刚度 ANSYS有限元分析 不同位姿
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基于ANSYS的3-TPT并联机床静刚度有限元分析 被引量:8
11
作者 朱春霞 蔡光起 杨斌久 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2006年第8期48-51,共4页
利用大型有限元分析软件ANSYS对东北大学研制的3-TPT并联机床在某一工作位置的三种不同受力情况下的机床主体结构进行了线性静态分析,得出了该机床的刚度和应力分布情况,其分析结果和实际情况基本吻合,为机床的局部改进和后续的优化提... 利用大型有限元分析软件ANSYS对东北大学研制的3-TPT并联机床在某一工作位置的三种不同受力情况下的机床主体结构进行了线性静态分析,得出了该机床的刚度和应力分布情况,其分析结果和实际情况基本吻合,为机床的局部改进和后续的优化提供了依据。 展开更多
关键词 并联机床 ANSYS 静刚度分析 有限元分析
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3-TPT型并联机床刚度分析 被引量:4
12
作者 赵学洋 赵恒华 +1 位作者 杨世彬 牟红平 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第2期94-99,共6页
以3-TPT型并联机床为研究对象,对机床运动平台的刚度进行分析。首先从运动平台所受作用力和发生位移的关系角度出发,建立刚度模型,并得到机床静刚度的度量指标;然后计算分析上下平台外接圆半径差对机床静刚度的影响;最后在MATLAB环境下... 以3-TPT型并联机床为研究对象,对机床运动平台的刚度进行分析。首先从运动平台所受作用力和发生位移的关系角度出发,建立刚度模型,并得到机床静刚度的度量指标;然后计算分析上下平台外接圆半径差对机床静刚度的影响;最后在MATLAB环境下,对机床运动平台在工作空间的静刚度情况和各坐标方向上的位置偏差进行分析,研究结果表明:运动平台在中心处具有较大刚度,远离中心时刚度下降,且Z方向刚度下降较快,X和Y方向刚度降低较为缓慢,这一分析为3-TPT型并联机构的优化设计应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 刚度 静刚度 并联机床
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混联机床的静刚度实验测量 被引量:6
13
作者 刘悦 王立平 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1029-1032,共4页
机床的静刚度是保证其工作性能的重要指标,用理论模型对机床静刚度进行研究难免产生偏差,因此有必要对其进行实验研究。文中针对一台近期研发成功的混联机床,利用力传感器和千分表对其进行静刚度的实验研究。对实验数据进行最小二乘直... 机床的静刚度是保证其工作性能的重要指标,用理论模型对机床静刚度进行研究难免产生偏差,因此有必要对其进行实验研究。文中针对一台近期研发成功的混联机床,利用力传感器和千分表对其进行静刚度的实验研究。对实验数据进行最小二乘直线拟合,得到该机床在工作空间内9个位姿的各方向静刚度。为了研究该机床静刚度的变化情况,计算同一水平面或竖直面内的静刚度变化率。文中方法和结论为该类型机床的静刚度理论研究和仿真提供实验依据。 展开更多
关键词 混联机床 静刚度 力传感器 千分表
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基于单元刚度矩阵的混联机床静刚度研究 被引量:2
14
作者 刘悦 汪劲松 王立平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第24期2899-2903,共5页
根据单元刚度矩阵的理论,将型号为XNZH2430的新型混联机床简化为若干节点和单元组成的结构,建立了该机床的整体刚度矩阵,以此为基础,分析了该机床在一定工作空间内的静刚度分布情况。分析结果表明:当动平台处于对称位置附近的区域时,该... 根据单元刚度矩阵的理论,将型号为XNZH2430的新型混联机床简化为若干节点和单元组成的结构,建立了该机床的整体刚度矩阵,以此为基础,分析了该机床在一定工作空间内的静刚度分布情况。分析结果表明:当动平台处于对称位置附近的区域时,该机床静刚度相对较好;当动平台偏离对称位置时,整机y、z方向的静刚度急剧减小。因此,在实际铣削加工中应尽量让动平台处于对称位置附近区域。 展开更多
关键词 混联机床 静刚度 刚度矩阵 节点
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BW60HS卧式加工中心整机模态测试 被引量:7
15
作者 史安娜 孙伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2011年第2期46-49,52,共5页
数控机床整机模态测试是分析机床抗振性、稳定性以及机床结构动力学优化设计的基础,同时也是解决机床振动问题的重要手段之一。在简要介绍数控机床模态测试原理的基础上,对沈阳机床集团BW 60HS卧式加工中心的模态及动刚度进行了测试。... 数控机床整机模态测试是分析机床抗振性、稳定性以及机床结构动力学优化设计的基础,同时也是解决机床振动问题的重要手段之一。在简要介绍数控机床模态测试原理的基础上,对沈阳机床集团BW 60HS卧式加工中心的模态及动刚度进行了测试。获得了机床整机的固有频率、模态振型、阻尼比、动刚度等参数。通过测试发现,该机床滑板和立柱沿x方向的振动是该机床的薄弱环节,导致x方向动刚度显著降低。在综合分析的基础上,提出在滑板和立柱内增设加强筋的方式来提高的整机系统的动结构性能。文章中的研究可为同类机床结构性能优化分析与实验提供必要的参考。 展开更多
关键词 数控机床 整机 模态测试 动刚度测试
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机床三支承主轴的刚度计算 被引量:5
16
作者 李慧云 高仲达 +1 位作者 张永贵 谢昭童 《机床与液压》 北大核心 2010年第23期83-85,共3页
利用三支承机床主轴的力学模型分析主轴的刚度。从辅助支承发生作用的条件出发,假设三个支承在载荷作用下的变形呈线性关系,由此求解出辅助支承约束力,从而将超静定问题转化为静定问题,推导出主轴端部柔度(刚度的倒数)计算公式。经实际... 利用三支承机床主轴的力学模型分析主轴的刚度。从辅助支承发生作用的条件出发,假设三个支承在载荷作用下的变形呈线性关系,由此求解出辅助支承约束力,从而将超静定问题转化为静定问题,推导出主轴端部柔度(刚度的倒数)计算公式。经实际计算验证该公式的正确性,对三支承结构的机床主轴设计和专业教学具有一定的实际意义。 展开更多
关键词 机床 三支承主轴 刚度 超静定问题
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基于静刚度的变轴数控机床加工误差仿真研究 被引量:1
17
作者 付铁 丁洪生 +2 位作者 庞思勤 李金泉 张同庄 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期672-674,共3页
以变轴数控机床的运动部件——Stewart平台为研究对象,从变形的角度对机床的加工误差进行了分析和研究,得出了静态载荷条件下加工误差的矢量表达式,并对误差进行了预调,建立了相应的预调模型.该方法为从静刚度方面提高机床的加工精度提... 以变轴数控机床的运动部件——Stewart平台为研究对象,从变形的角度对机床的加工误差进行了分析和研究,得出了静态载荷条件下加工误差的矢量表达式,并对误差进行了预调,建立了相应的预调模型.该方法为从静刚度方面提高机床的加工精度提供了必要的理论依据,且具有通用性.最后给出了仿真实例,仿真结果表明了由于静刚度而导致加工误差的存在性和误差预调的必要性. 展开更多
关键词 变轴数控机床 静刚度 STEWART平台 加工误差 误差预调 计算机仿真
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6-UPS并联机床静刚度分布特性 被引量:1
18
作者 陈小岗 孙宇 +1 位作者 彭斌彬 刘远伟 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期926-933,共8页
为评价交叉杆式Stewart型(BJ-04-02(A))并联机床的静刚度,对其静刚度在工作空间内的分布特性进行了研究。将基于欧拉角的旋转变换与绕空间轴旋转变换相结合,导出了含位姿量的静刚度矩阵解析表达式。据此从参考姿态下某一层内静刚度的分... 为评价交叉杆式Stewart型(BJ-04-02(A))并联机床的静刚度,对其静刚度在工作空间内的分布特性进行了研究。将基于欧拉角的旋转变换与绕空间轴旋转变换相结合,导出了含位姿量的静刚度矩阵解析表达式。据此从参考姿态下某一层内静刚度的分布特性,参考姿态下静刚度随z坐标的变化,静刚度随倾斜方向和倾斜角的变化三个方面揭示了静刚度的分布特性。获得了工作空间内静刚度的分布图。结果表明,静刚度在各层内具有相似的分布规律,并具有随z坐标递增的趋势,且姿态对平动刚度影响较小。 展开更多
关键词 并联机床 静刚度 欧拉角 旋转变换 平动刚度
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基于Stewart平台的并联机床静刚度分析 被引量:3
19
作者 张海伟 李建国 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第6期42-43,57,共3页
对基于Stewart平台的并联机床进行了系统描述,计算了并联机床的自由度,利用UG NX8.0建立了并联机床的实体模型,针对并联机床复杂的机械弹性系统采用ANSYS14.0建立了有限元模型,对传动链中的铰链进行了适当地模拟。通过划分单元类型、施... 对基于Stewart平台的并联机床进行了系统描述,计算了并联机床的自由度,利用UG NX8.0建立了并联机床的实体模型,针对并联机床复杂的机械弹性系统采用ANSYS14.0建立了有限元模型,对传动链中的铰链进行了适当地模拟。通过划分单元类型、施加载荷、求解与后处理得到动平台在广义工作空间下的刚度分布规律,从而为并联机床优化和结构改进提供了可靠的理论依据。 展开更多
关键词 STEWART平台 并联机床 静刚度 有限元分析
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基于模块化的可重构机床动静态刚度分析 被引量:3
20
作者 徐立云 孙健 +1 位作者 李爱平 曾法力 《中国工程机械学报》 2013年第2期97-102,共6页
可重构机床配置设计采用模块化的设计方法,不断细分的模块将产生较多的配置方案,动静态刚度是机床重要的性能指标,也是影响配置方案选择的重要因素.基于可重构机床模块化结构,建立挠曲及振动的数学模型,根据旋量理论的推导,分别计算模... 可重构机床配置设计采用模块化的设计方法,不断细分的模块将产生较多的配置方案,动静态刚度是机床重要的性能指标,也是影响配置方案选择的重要因素.基于可重构机床模块化结构,建立挠曲及振动的数学模型,根据旋量理论的推导,分别计算模块的动静态刚度,进而求解得到机床整体的动静态刚度.最后给出一个案例详细说明该方法在可重构机床动静态刚度分析中的应用,验证了该方法的合理性和有效性. 展开更多
关键词 模块化 可重构机床 动静态刚度
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