机械产品的动态性能(振动、噪声、稳定性、舒适性、热变性等)是最重要的性能指标,对现代复杂、高速、精密机械而言,更是如此。影响机械系统动力学特性的因素很多,研究机械系统的动力学特性,必将涉及许多的学科领域。机械结合部作为任何机械系统一种固有的结构形式,由于它在外加载荷的作用下表现出既有弹性又有阻尼的复杂动力学特性,对机械系统整体的动态性能产生显著的影响。机床作为工业社会的一种重要工具,其加工动态性能对各种工业产品的质量有着直接的影响,提高机床的动态性能也就有着非常重要的意义。有研究证实,机床结构中结合部的弹性和阻尼往往比结构本身的弹性和阻尼还大,所以结合部对机床的整体动态性能有着关键的影响。本论文作为昆明理工大学省院省校合作项目“共建昆明铣床厂产品开发技术创新中心”的一个子项目,就是要对昆明铣床厂生产的XK8140数控万能工具铣床主轴系统中的主轴结合部进行研究。论文中将主轴结合部等效为弹簧与阻尼器,并用ANSYS中的COMBIN14单元代替,通过试验测试及有限元分析识别主轴结合部的等效动力学参数,最终建立主轴的有限元约束模型。 试验模态分析及其参数识别技术,是分析和解决各种复杂结构动力学问题的主要手段之一,是理论分析、计算和试验研究密切结合的新技术。通过振动试验,提取系统的频晌函数,用模态分析理论识别系统的各阶模态参数,再进一步就可研究系统的动力学性能。 本论文通过对主轴在光轴与装配两种状态下的脉冲激励和扫频激励振动试验,提取了充分的振动信息,并利用LabVIEW作数据后处理,识别出主轴光轴、主轴伸出0mm、主轴伸出20mm三种状态下的各阶模态参数。在ANSYS软件中,建立主轴光轴和主轴在结合部约束条件下的有限元模型,对有限元模型作模态分析,对比试验模态识别结果确定主轴光轴有限元模型和主轴在结合部约束条件下的有限元模型,并且采用适调COMBIN14单元刚度系数的方法确定结合部等效动力学刚度系数K,最终结合部等效动力学阻尼系数C也得以确定。 由于影响机械结合部的因素很多,而且复杂,因此对它的研究工作也有一定的困难,迄今为止仍然有一些问题尚未解决。本论文就是想利用科技发展的某些新成果,试图在结合部等效动力学参数的识别方法上进行探索。本论文中采用的通过对比主轴有限元约束模型模态分析结果与主轴安装状态下的模态测试结果,并适调有限元约束模型中COMBIN14单元刚度系数K以确定结合部等效动力学刚度系数的研究方法,有一定的借鉴意义。