SL500/HZ超精密平面磨床的试验模态分析

摘要

随着制造技术的发展，机床的加工精度越来越高，有些甚至已经达到纳米级。精密级甚至超精密级的机床的不断出现使得对机床加工性能的要求也越来越高。机床的加工性能取决于机床结构的动态性能，机床结构的动态性能对机床的加工精度、切削效率、切削的稳定性和可靠性有很大的影响，目前它已经成为衡量机床结构性能好坏的重要指标。磨床作为高精度的加工设备，对动态性能的要求比其它机床要求更高。超精密平面磨床的动态性能更是其加工精度的重要保证。本文以某机床集团生产的SL500/HZ超精密平面磨床为对象，对其进行试验模态分析，研究其动态性能。
　　 本文主要工作集中在以下几个方面：
　　 1、阐述了该试验研究的背景和意义。机床结构的动态特性对机床的加工精度和加工效率有着重要的影响，当今国内外超精密加工技术的快速发展，使得机床动态特性的试验研究越来越得到重视。
　　 2、从模态分析的基本理论引出了试验模态分析的基本理论和方法。阐述了传递函数与模态参数之间的关系，介绍了模态测试系统和试验过程的一些关键技术。
　　 3、利用锤激试验的方法对SL500/HZ超精密平面磨床进行了模态试验，分析了机床的前8阶模态频率、阻尼比和模态振型，并对每一阶模态振型进行了描述和分析，找出了影响机床结构动态性能的薄弱模态。
　　 4、根据SL500/HZ超精密平面磨床模态试验的结果，分析了机床结构的薄弱环节，针对薄弱环节设计了提高机床结构动态性能的改进方案。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 超精密机床的发展和机床动态特性的研究

1.1.1 超精密机床的发展

1.1.2 机床动态特性研究的概况

1.2 机床的试验模态分析

1.3 本论文的研究对象及目的

1.4 本论文的主要内容

1.5 本章小结

第2章 试验模态分析的基本理论

2.1 试验模态分析的基本理论

2.2 试验模态分析的过程

2.3 试验模态分析的激振方法

2.4 试验模态分析的响应测量

2.5 本章小结

第3章 结构模态测试技术

3.1 试验模态分析的测试系统

3.1.1 激励系统

3.1.2 数据采集和测量系统

3.1.3 数据分析处理系统

3.2 频响函数的测试

3.2.1 试验对象的支承方式

3.2.2 模态试验最佳悬挂位置、最佳激励点和最佳测试点的确定

3.2.3 相关参数设置

3.3 测试系统的标定和可靠性检验

3.4 本章小结

第4章 机械结构模态参数的试验识别技术

4.1 概述

4.2 分量分析法

4.3 矢量分析法

4.4 正交有理多项式识别法

4.5 模型验证

4.6 本章小结

第5章 SL500/HZ超精密平面磨床的试验模态分析

5.1 试验系统

5.2 试验方案的设计

5.2.1 试验测点的布置

5.2.2 边界条件的选择

5.2.3 测试方法的确定

5.3 试验的测试过程

5.3.1 试验相关参数的设置

5.3.2 系统可靠性的检验

5.3.3 测试数据

5.4 模态参数识别

5.5 本章小结

第6章 SL500/HZ超精密平面磨床的薄弱环节分析与结构改进

6.1 薄弱环节分析

6.2 结构改进方案

6.3 本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加科研项目与发表的学术论文