应用逆子结构法检测机械装配动态质量的关键指标与技术规范研究

摘要

机械装配质量直接影响机电产品的整体质量，其检测是复杂机电产品制造质量保证的重要组成部分。现代机械制造正朝着轻量、高速、高效、高精度、智能化的方向发展，这对装配质量检测提出了更高的要求。如何建立一套功能全面且操作简便的检测指标与规范方法，是机械装配质量检测领域的重要问题。目前，常规的机械装配质量检测主要集中在诸如公差与尺寸协调性等的“静态质量”指标，尚缺乏装配“动态质量”的关注和研究，这不利于产品整体的动态质量(振动、噪声和稳定性等)的控制与保证。论文以机械结构动力学为基础，将逆子结构动态分析方法(简称“逆子结构法”)应用于机械装配动态质量检测，目的是利用逆子结构法的特点与优势，对机械装配动态质量检测的基础理论与技术方法研究予以完善。论文的主要工作如下：　　1、梳理逆子结构法的基本原理　　在系统阐述子结构动态分析方法的基本理论之后，全面梳理机械装配耦合系统的逆子结构动态分析理论，包括确定装配耦合动刚度的两种技术方法—直接(Direct)逆子结构法和五类间接(Indirect)逆子结构法(分别简称为“直接法”和“间接法”)。最后，明确“装配耦合动刚度”和“装配动态质量矩阵”这两个关键指标，用以有效地评价装配耦合界面动态特性对机械装配动态质量的影响，为后续开展理论与实验研究奠定基础。　　2、逆子结构法应用于非理想装配联结界面的实验研究　　以第二章的理论方法为基础，设计加工常见的非理想联结界面中“线形”与“面形”联结机械装配的二级子结构实验模型(共四类)，采用激振测试四类实验模型的联结界面装配耦合联结前后的频率响应函数(FRF)；采用第一类间接法和第二类间接法对装配耦合动刚度进行了辨别，实验验证了它们在装配耦合动刚度辨别中的应用可行性，为其工程应用提供实验依据；最后，通过误差分析确定在论文设计的“线形”与“面形”联结机械装配实验模型中的最佳等效离散化点数，为机械装配动态质量检测的测点选择提供指导。　　3、探索破坏性模态耦合成因　　采用有限元法(FEA)对“线形”与“面形”联结机械装配的二级子结构实验模型进行模态分析，提取两个关键模态参数—模态频率和振型并予以分析，据此探寻机械装配过程中破坏性模态耦合易发生的频率范围及离散化测点选择应避开的结构区域，为分析装配耦合动刚度的逆子结构辨识存在的低精度问题提供分析依据。　　4、建立整套机械装配动态质量检测规范性技术方法及其配套软件　　基于前述各部分理论分析与实验研究结果，建立并开发一套基于逆子结构法的机电产品机械装配动态质量检测的规范性技术方法及其配套软件，为机械装配动态质量检测技术的工程应用实用化提供支持，为完善现有机械装配质量检测的技术方法奠定理论基础。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 论文的主要内容与创新点

1.3.1主要内容

1.3.2 论文的创新点

第二章 机械装配逆子结构动态分析理论

2.1 概述

2.2动态子结构分析方法

2.3逆子结构动态分析方法

2.3.1 单点耦合二级子结构模型

2.3.2 多点耦合二级子结构模型

2.4 逆子结构分析法辨识装配耦合动刚度

2.4.1 直接逆子结构法

2.4.2 间接逆子结构法

2.5 装配动态质量矩阵

2.6 本章小结

第三章 逆子结构辨识机械装配动态质量的实验研究

3.1 概述

3.2 实验整体设计

3.2.1 振动测试分析系统

3.2.2 实验流程设计

3.3 实验材料属性测定

3.4 线形联结机械装配耦合联结的激振测试实验

3.4.1线形联结机械装配耦合联结实验模型

3.4.2实验结果

3.5 面形联结机械装配耦合联结的激振测试实验

3.5.1 面形联结机械装配耦合联结实验模型

3.5.2 实验结果

3.6 本章小结

第四章 有限元分析实验模型的模态参数

4.1 概述

4.2试件有限元模型的建立

4.2.1 有限元建模时的注意事项

4.2.2 三维几何模型的建立

4.2.3 网格划分

4.3 试件的有限元模态分析

4.3.1 模态分析计算结果

4.3.2 计算结果分析

4.4 本章小结

第五章 机械装配动态质量的检测方法与其配套软件

5.1 概述

5.2 机械装配动态质量检测及其动态故障诊断方法

5.3 机械装配动态质量逆子结构检测技术软件

5.5 系统首页

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

附录

在学期间发表的学术论文及科研成果清单

致谢