机床结合部动力学建模及应用/数字制造科学与技术前沿研究丛书 [Modeling and Application of Joints on Machine Tools] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《机床结合部动力学建模及应用/数字制造科学与技术前沿研究丛书》在建立结合部动力学模型和模型参数识别方法的基础上，建立了螺栓结合部动力学模型库，锥配合结合部动力学模型库，滚动导轨、滚珠丝杠结合部动力学模型库；在对结合部接触特性进行分析的基础上，提出了螺栓结合部虚拟材料模型，并考虑材料特性、加工方式、表面特征，建立了结合部虚拟材料模型库。利用现有商用有限元软件的二次开发功能，将所建立的结合部动力学模型库集成于商用有限元软件中，形成了机床整机动力学建模模块，可用于为机床动力学建模及结构分析与优化设计提供基础数据与方法。

内页插图

目录

1 绪论
1．1 目的和意义
1．2 研究现状
1．2．1 结合部建模研究现状
1．2．2 结合部参数识别方法研究现状
1．3 主要研究内容

2 螺栓结合部动力学建模
2．1 螺栓结合部动力学建模概述
2．1．1 机床螺栓连接固定结合面单元的建立
2．1．2 机床螺栓连接固定结合面单元的受力分析
2．1．3 机床螺栓连接固定结合面单元等效动力学模型的建立
2．2 螺栓结合部参数识别方法
2．2．1 固定结合部参数识别方法的理论基础
2．2．2 固定结合面动力，学的参数识别方法
2．3 螺栓结合部模型参数识别
2．3．1 实验试件设计
2．3．2 模态实验装置和实验仪器
2．3．3 含结合面试件的模态实验测试
2．3．4 结合部参数的识别及验证
2．4 螺栓结合部参数化建模
2．4．1 螺栓结合部影响因素分类
2．4．2 基于正交实验的结合部各因素影响研究
2．4．3 结合面刚度值与预紧力的拟合
2．4．4 基于响应曲面法的螺栓结合部参数化建模
2．4．5 螺栓结合部参数化模型验证
2．5 不同材料螺栓结合部统计模型
2．5．1 铸造成型的机床部件材料属性参数校核
2．5．2 部件材料属性对螺栓结合部接触刚度影响分析
2．5．3 面向部件材料属性的螺栓结合部动力学特性统计模型
2．5．4 统计模型验证及机床结构建模应用
本章小结

3 锥配合结合部动力学建模
3．1 锥配合结合部动力学建模概述
3．2 锥配合结合部参数识别方法
3．3 锥配合结合部模型参数识别
3．3．1 锥面配合固定结合部模态实验试件设计
3．3．2 消除传感器质量效应的锥面配合固定结合部试件模态实验设置
3．3．3 锥面配合固定结合部试件模态实验结果分析
3．3．4 带锥度的有限单元参数识别
3．3．5 带锥度的有限单元识别参数的有效性验证
3．4 锥配合结合部模型验证
3．4．1 验证结构模态参数测试
3．4．2 验证结构有限元模型建立
3．4．3 验证结构计算模态参数与实验模态参数比较
本章小结

4 滚动导轨结合部动力学建模
4．1 滚动导轨结合部动力学建模概述
4．1．1 滚动导轨结合部有限元单元的建立
4．1．2 可动结合部动力学模型的建立
4．2 滚动导轨结合部参数识别方法
4．2．1 可动结合部参数识别的动力学模型
4．2．2 参数识别的优化方法
4．3 滚动导轨结合部模型参数识别
4．3．1 滚动直线导轨副模态实验设计
4．3．2 滚动直线导轨副试件的模态实验
4．3．3 动力学参数识别
本章小结

5 滚动功能部件结合部动力学建模
5．1 滚珠丝杠结合部动力学建模概述
5．1．1 滚珠丝杠各子结构的确立
5．1．2 滚珠丝杠结合部模型
5．2 滚珠丝杠结合部参数识别方法
5．2．1 结合部参数识别的基本理论
5．2．2 滚珠丝杠可动结合部的动力学参数识别分析
5．3 滚珠丝杠结合部模型参数识别
5．3．1 实验试件设计
5．3．2 传感器的布置和激励点的选择
5．3．3 模态实验的结果
5．3．4 用于结合部参数识别的频响函数分析
5．3．5 滚珠丝杠结合部参数识别结果
5．4 滚珠丝杠结合部模型验证
5．4．1 有限元单元的矩阵模型
5．4．2 代入结合部参数的滚珠丝杠整体模型
5．4．3 依据模型的仿真结果与实验结果的比较
5．4．4 与Okwudire结合部的比较
5．5 轴承结合部动力学建模
5．5．1 轴承结合部动力学模型建立
5．5．2 轴承结合部参数识别方法
5．5．3 轴承结合部模型参数识别及有效性验证
本章小结

6 螺栓结合部虚拟材料动力学建模
6．1 螺栓结合部虚拟材料动力学建模概述
6．1．1 螺栓结合部虚拟材料动力学模型基本框架
6．1．2 螺栓结合部虚拟材料几何参数建模
6．1．3 虚拟材料物理参数建模
6．2 螺栓结合部虚拟材料模型几何参数识别
6．2．1 全面实验设计
6．2．2 克里金模型
6．2．3 虚拟材料几何模型参数库应用
6．3 螺栓结合部虚拟材料模型物理参数识别
6．3．1 虚拟材料模型参数识别方法
6．3．2 虚拟材料物理参数识别中的关键问题
6．3．3 虚拟材料物理参数识别
6．4 虚拟材料模型应用
本章小结

7 机床整机动力学建模研究及应用
7．1 整机动力学建模整体思路
7．2 机床子结构结构动力学建模方法研究
7．2．1 机床结构组件动力学建模
7．2．2 基于有限元软件集成模块的机床固定结合部动力学建模
7．2．3 机床可动结合部动力学建模
7．2．4 机床子结构动力学模型组装
7．3 CKX5680机床结构动力学建模
7．4 YK31320滚齿机结构动力学建模
7．5 XCM1600机床结构动力学建模
7．5．1 机床结构组件动力学建模
7．5．2 固定结合部动力学建模
7．5．3 可动结合部动力学建模
7．5．4 整机结构动力学模型组装
7．5．5 整机动态固有特性验证机床结构有限元模型的有效性
7．5．6 静态柔度系数验证机床结构有限元模型的有效性

本章小结
参考文献

前言/序言

　　结合部动力学行为对高性能、高精度数控机床的影响非常大，已经得到了国内外研究者的普遍关注。结合部动力学模型已经有基于赫兹接触理论的模型和弹簧阻尼器模型等多个模型，但是这些模型在应用于机床整机动力学建模时存在不同程度的缺陷，使得机床动力学建模的工程师们感到非常棘手。如何建立更加实用、使工程技术人员操作简便、能与现有有限元分析软件有机结合的结合部动力学模型是我们考虑的重点。在这样的想法下，我们提出了结合部八节点动力学模型，并且提出了基于传递函数矩阵与系统动力学矩阵互逆的结合部动力学模型参数识别方法。本书就是围绕这样的思想进行研究的。
　　本书在建立结合部动力学模型和模型参数识别方法的基础上，建立了螺栓结合部动力学模型库，锥配合结合部动力学模型库，滚动导轨、滚珠丝杠结合部动力学模型库；在对结合部接触特性进行分析的基础上，提出了螺栓结合部虚拟材料模型，并考虑材料特性、加工方式、表面特征，建立了结合部虚拟材料模型库。本书利用现有商用有限元软件的二次开发功能，将所建立的结合部动力学模型库集成于商用有限元软件中，形成了机床整机动力学建模模块，希望为机床动力学建模及结构分析与优化设计提供基础数据与方法。
　　本书由华中科技大学毛宽民、李斌和中南民族大学雷声著，华中科技大学博士研究生肖魏魏及硕士研究生徐强、黄小磊对螺栓结合部进行了大量的研究，硕士研究生涂智萌、郑益对滚动功能部件进行了大量探索，硕士研究生朱睿、叶俊在滚动导轨方面做了大量工作。正是他们的不懈努力以及创新思想，才使本书得以呈现给读者。
　　本书的研究内容是在国家自然科学基金“高速数控机床固定结合部单元动力学高精度建模方法研究”（50975104）、科技部“973计划”项目“难加工航空零件的数字化制造基础研究”的课题3“超强异形零件多轴加工失稳机制及控制品质优化”（课2011CB706803）、国家04科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”的课题“重型机床动态综合补偿技术”（2009ZX04014-024）、国家科技支撑计划“面向汽车与航空产业发展的装备及自动化生产线应用示范”的课题“面向高效低损伤及加工安全的高端装备智能化控制技术与系统”（2012BAF08B01）等项目的资助下完成的。在此感谢这些项目的资助。
　　本书是作者在机床动力学研究方面的一家之言，目的是为机床动力学快速准确地建模提供基础数据和基本方法，难免挂一而漏万，错误之处在所难免，万望读者及各位专家提出宝贵意见，作者将不胜感谢。
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