随着直线进给系统向着高精度、高速度和高效率的方向发展,对其动态性能的要求就越来越高,具有优良性能的直线进给系统得到了比较广泛的应用。直线进给系统作为生产加工中比较常用的功能部件,其动态特性分析对于整机的动态特性有着非常重要的影响。以HIWIN线性系列单轴直线定位平台系统为研究对象,建立了动力学模型和刚柔耦合模型,通过理论和实验相结合的方法对直线进给系统的动态特性进行分析,在此基础上为直线进给系统运动过程中参数的优化选择和提高系统的稳定性提供了一定的理论依据。本文的主要研究内容如下:(1)简述了单轴直线定位平台系统的工作原理和性能要求,对国内外关于直线进给系统的研究现状进行了综述,提出了论文的研究内容。(2)建立了单轴直线定位平台系统的动力学模型,得到了系统的固有频率的数值表达式,并得到理论值。(3)建立了单轴直线定位平台系统的刚柔耦合模型。利用有限元分析软件ANSYS对导轨和丝杠进行了柔性化处理,生成MNF模态中性文件,将MNF模态中性文件导入ADAMS中建立单轴直线定位平台系统刚柔耦合模型,并对其正确性进行了验证。(4)完成了单轴直线定位平台系统的动力学仿真分析。通过ADAMS研究了驱动速度、系统阻尼、系统刚度、静动摩擦因数等单轴直线定位平台系统本身参数变化对系统的影响,从理论上解释了出现各类曲线的原因,提出了提高系统稳定性和减小振动的方法;研究了当外作用力施加在单轴直线定位平台系统上,作用力大小的不同、作用力方向的改变和偏心作用力对系统的影响,分析了外力作用对系统稳定性造成的影响以及提出避免振动的措施。(5)完成了单轴直线定位平台系统的振动仿真分析。通过ADAMS/Vibration振动分析模块,完成了单轴直线定位平台系统在自由振动和受迫振动时的仿真分析。自由振动分析出的固有频率和前面分析得到的理论固有频率进行了比对,验证了动力学模型建立的正确性;受迫振动分析了在滑块受到外部激励时的响应结果,比较了前后滑块的抗冲击性能。(6)完成了单轴直线定位平台系统的工况模拟实验。对驱动速度、作用力大小和偏心作用力等不同的工况进行了试验数据的采集,得到不同频率下加速度和力的曲线,并和前面ADAMS仿真分析的结果进行比对,验证了虚拟样机建立的正确性以及发现建立模型和现场实验中出现的不足,为后续的仿真模型建立和更加精确的现场实验提供一定的依据。