某型超精密机床液体静压导轨温控设计与仿真方法研究

针对某型超精密机床液体静压导轨温度控制进行深入研究,提出多种不同的温度控制方法,并应用ANSYS仿真软件分别对液体静压导轨热变形进行了仿真,得出了不同温度控制方法下导轨的热变形大小。仿真结果显示,针对不同使用环境,通过不同的温度控制方法,对液体静压导轨进行热变形控制,从而满足超精密机床的使用要求,提高超精密机床的加工精度。。     

液体静压导轨对置油垫承载能力及刚度的优化设计

对应用于精密加工和超精密加工机床中的液体静压导轨的承载能力和刚度进行了定性和定量分析计算,并提出对其优化的方法。     

液体静压导轨热特性有限元分析

为了减少超精密机床中液体静压导轨热变形对机床加工精度的影响,本文建立了液体静压导轨动导轨有限元模型,利用有限元分析软件ANSYS对动导轨在不同工作环境下做不同运动时的热变形进行仿真分析,仿真结果表明,当动导轨做高速变加速运动时,动导轨热变形较大,会对加工精度产生较大影响,为此,提出了降低液体静压导轨热变形的方法.     

基于超精密应用的高刚度高阻尼空气静压导轨研究

介绍了一种采用多孔质节流的新型空气静压导轨,其刚度可以达到400N/μm或者更高,具有这种刚度的空气静压导轨可以取代液体静压导轨,广泛应用于超精密机床中.     

液体静压导轨及其驱动系统的研究

超精密机床的性能,取决于关键部件的质量。本文对超精密机床关键部件液体静压导轨及其驱动系统的研究进行了叙述。     

液体静压导轨有限元仿真方法研究

静压导轨的性能会直接影响精密机床的精度,需要在设计阶段考虑各个设计参数对其性能的影响,以保证设计符合要求。影响导轨性能的因素有很多,随着加工精度的不断提高,导轨的变形成为了不可忽视的因素之一。     

超精密小直径非球面磨床

据日刊介绍,第16届日本国际机床展览会上展出多种超精密磨床。东芝机械展出有ULG—100A(H)超精密非球面磨床。目前,非球面磨床多数是以加工大直径反射镜为主的,采用液体静压导轨、空气静压导轨和激光反馈等构成的大型超精密磨床。但当前日本的非球面加工对象主要是摄像机和激光唱机所用的小直径透镜的模具,因此,为适应市场的需要,东芝机械开发出ULG-100A(H)超精密非球面磨床。     

精密偶件超精密外圆磨床

精密偶件在航空、航天、航海等先进武器系统中应用广泛,本项目主要是提高偶件加工精度,从而解决偶件类零件装配的互换性及可靠性。项目在精密偶件的超精密加工技术方面取得了一系列重要突破,研究成果填补了国内空白,使我国在精密偶件的加工装配水平跃上了一个新台阶,进入了国际先进行列。超精密外圆磨床采用天然花岗石,导轨、砂轮轴、头架等均采用高强性、高阻尼液体静压轴承技术,加工工件圆度可达0.1～0.3μm。精密偶件超精密外圆磨床     

基于光电自准直仪的静压长导轨设计及测量

为了实现对长导轨的直线度精密测量,完成了静压长导轨的设计,并采用光电自准直仪对长导轨精密加工中进行了测量、检验;进行了长导轨各段的三次实测数据和直线度计算,对同类工程测量具有一定的指导意义。     

超精密CNC平面磨床在线测量、补偿加工及对刀功能的自动化实现

介绍了大型超精密ＣＮＣ平面磨床测量控制系统设计中多传感器在线检测、导轨误差补偿加工以及超精密磨削对刀等特殊功能的实现方法,并将其纳入ＣＮＣ的Ｍ功能指令系统,实现了超精密平面磨削自动化     

辊筒模具超精密加工机床液体静压导轨热变形分析

为了提高辊筒模具光学微结构的加工精度,本文对辊筒模具超精密加工机床的直线导轨系统进行了热变形分析。首先,根据液体静压导轨的结构特点提出了有限元分析中的油膜等效替代方法,建立了有限元分析模型。其次,应用有限元软件对机床直线导轨系统进行了热-结构耦合分析,得到了其直线导轨系统热变形误差,并给出了改善辊筒模具加工机床光学微结构加工精度的方法。最后,通过微结构刨削加工实验对有限元分析结果进行了验证。     

基于滑窗包络线法辨识复合圆柱壳结构的模态阻尼

由于复合圆柱壳阻尼机理的复杂性,目前还没有通用而有效的方法辨识该类结构的模态阻尼,因此提出一种基于滑窗包络线法的模态阻尼测试方法.首先,详细说明了滑窗包络线法测试复合圆柱壳阻尼的原理和总体思路;然后,提出了具体的测试复合圆柱壳结构模态阻尼的流程;最后,以局部涂敷约束层阻尼材料的复合圆柱壳为研究对象,对其阻尼特性进行了测试,并讨论了激励幅度对模态阻尼的影响.测试结果表明,所提出的方法获得的前5阶阻尼结果对应的方差最大不超过0.02%,具有较好的可重复性,从而确保具有较高的测试精度.      

多模态时域振动衰减信号各模态分离与阻尼参数辨识方法

针对多模态信号中各模态难以准确分离和模态阻尼参数难以准确识别的问题,提出了布谷鸟搜索(CS)算法参数优化的变分模态分解方法 (CS-VMD)和模态阻尼参数辨识的包络线积分法(EIM)。使用CS-VMD方法将多模态时域振动衰减信号中的多模态分量准确分离开来,利用EIM辨识各模态的模态频率和阻尼比,并与理论值(或测量值)以及半功率带宽法(HPB)辨识值进行对比。位移仿真信号与压气机导向叶片测频信号模态分解及模态参数辨识表明,CS-VMD方法可实现对多模态信号的正确分解,EIM辨识的模态频率误差均小于1.0%;对于位移仿真信号,EIM辨识的模态阻尼比最大误差小于2.5%;对于压气机导向叶片测频信号,使用EIM和HPB方法辨识的模态阻尼比最大差别为9.098%,EIM的模态阻尼辨识精度比HPB方法高。     

基于三维激光扫描的涡轮叶片高温模态测试技术

提出了基于三维激光扫描技术的发动机涡轮叶片高温模态测试技术,实现了在最高900 ℃的高温环境下的涡轮叶片模态测试。设计了一套高温环境模拟装置,实现了不同温度环境的模拟,基于振动台基础激励技术和三维激光扫描技术,建立了不同温度环境下的涡轮叶片三维测试模型,获取了准确的模态振型、模态频率等参数,验证了方法的可行性。分析结果显示:温度升高会导致涡轮叶片固有频率下降,900 ℃较常温环境1阶频率下降约6%,叶尖振型因热应力产生轻微畸变。      

基于整体多项式识别法的高速铣削刀具系统的试验模态分析

根据试验模态分析的基本原理以数控加工中心刀具系统为测试对象,对其应用频响函数法(FRF)试验模态分析,采用整体多项式识别法来识别出模态参数,最后与矢量分析法和有限元仿真模型进行匹配,结果显示整体多项式识别具有较高的识别精度,得到了高速铣削刀具系统较精确的模态参数,为进一步研究高速加工刀具系统的动力学及动态响应特性提供了必要的理论和试验依据。     

基于自然激励技术的颤振边界预测

为了预测紊流激励条件下机翼的颤振边界,基于自然激励技术提取紊流响应的自由衰减信号,采用矩阵束方法识别模态参数,最后通过Z-W(Zimmerman-Weissenburger)方法计算稳定性判据,拟合判据变化曲线并外推颤振边界.对平板机翼模型进行了数值仿真分析,对单独机翼模型风洞颤振试验数据进行了计算.结果表明:采用自然激励技术与矩阵束方法能够较准确地识别紊流激励响应的模态参数,频率识别误差小于6％,阻尼比识别误差小于30％,结合Z-W方法能够在较低风速较早地预测颤振边界,有助于提高试验的安全性.     

火箭橇结构动力学仿真分析技术研究

火箭橇系统是一种以火箭发动机为动力沿地面固定轨道高速飞行的地面试 验设备,在试验过程中,其外界激励复杂,所提供的力学环境条件较为恶劣,因此在试 验前对火箭橇结构系统进行动力学分析在火箭橇结构设计中是必不可少的。主要针对某 火箭橇减振结构平台进行动力学分析, 利用ANSYS 的动力响应分析系统对典型火箭橇 减振结构系统进行模态分析、谐响应分析、瞬态响应分析以及谱分析的仿真分析,并与 实验室结果进行了对比分析。通过以上分析可以解决火箭橇减振设计中的振动分析问 题,并对结构的减振设计提供依据。     

高速飞行器翼面结构热振动试验的TARMA模型方法

高速飞行器翼面结构的热振动试验研究对这类飞行器的设计和安全飞行具有重要的意义。采用时变自回归滑动平均(TARMA)模型方法建立了受热时变结构系统模态频率辨识的数学模型,并用一个数值算例进行了验证。将地面振动测试系统与瞬态热环境模拟系统相结合,设计了翼面结构热振动试验系统并模拟结构的瞬态温度场,同时对纯随机激振力激励下受热时变结构系统的振动位移信号进行测量,并用TARMA模型对时变固有频率进行了辨识,获得了前4阶固有频率随加热时间的变化规律,并将辨识结果与数值计算结果进行了比较,两者误差在5%以内。另外,在稳态均匀热环境下辨识得到的结构系统固有频率变化与数值计算结果也吻合得很好。通过将均匀温度场与瞬态温度场下的结果进行对比分析,指出了瞬态热环境下时变结构的固有频率随加热时间变化的趋势主要由结构材料属性的退化和结构内部不均匀热应力的影响共同决定。     

模态法辨识针刺C/ C 复合材料弹性模量

针对传统方法测量C/ C 复合材料弹性模量精度差问题,提出了一种利用模态试验辨识材料弹性 模量的新方法。数值仿真结果表明板件材料振动频率与弹性模量之间存在模糊对应关系,利用此关系采用二 分法及二阶响应面近似模型对材料弹性模量进行辨识,并分别利用各向同性薄壁板件及正交各向异性薄壁板 件对此方法进行验证,计算结果误差最大为16. 67%,最小仅为0. 5%,表明该方法准确有效。最后将其应用于 针刺C/ C 复合材料,获得了其弹性模量。仿真及试验结果均表明该方法无损、高效且准确度高。