数控铣齿机床传动系统固有特性及灵敏度的分析.pdf

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1、机械设计与制造第2期172MachineryDesign&Manufacture2010年2月文章编号：1001—3997(2010)02—0172—02数控铣齿机床传动系统固有特性及灵敏度的分析木马明黄筱调洪荣晶(南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009)InertiapropertyandsensitivityanalysisofpowertraininNCgearmillingmachineMAMing，HUANGXiao—diao，HONGRong-jing(SchoolofMechanicalandPowerEng

2、ineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China)；【摘要】以数控铣齿机床传动系统为研究对象，根据隔离体分析法建立了多自由度振动模型。采用lj集中质量法处理系统转动惯量矩阵与刚度矩阵，基于矩阵迭代法利用MATLAB软件编写程序求得系统{的固有频率和主振型，采用灵敏度的方法对传动系统各构件进行了动态分析。l：关键词：传动系统；固有特性；灵敏度分析；【Abstract】Basedonthefreebo+analysis，theNCgearmillingmachineis

3、takentheresearchob-iijecttoestablishmodeofmultiedomvibrationsystem．Themomentofinertiamatrixandrigiditymatrixl：aredealwiththemethodofqualitativeinvestigation．Theinherentfrequencyandmainvibrationmatrix；6havebeengainedwithiterativealgorithmbythesoftwareofMatlab，usesthemet

4、hodofsensitivityanalysis6ltoanalyzhedynamicprop吖tyofsys把l：Keywords：Powertrain；Inertiaproperty；Sensitivityanalysis；中图分类号：TH122文献标识码：A高速铣齿机床为干切削加工，刀具及传动部件所受切削力很[．，]{O(t)}+[G]{O(t)}+[K]{O(t)}={t)}(1)大，而传动系统作为高速铣齿机床的动力机构，其动态性能好坏式中：[．，]一转动惯量矩阵；[K卜一刚度矩阵；[c卜一阻尼矩阵；{0直接影响到机床的加工

5、精度和效率，因此要对传动系统进行动力(t)}一角位移矩阵，由各构件转角位移组成；{t)}—激振学分析。固有频率是决定系统振动特性的物理量，它既是防止系力向量。统共振的依据，又是多自由度系统解耦分析(模态分析)的前提，由于阻尼与激振力对系统的固有频率影响很小，在阻尼和激主振型则为初步分析各构件的振动情况以及解耦分析奠定了基振力为零的情况下动力方程形式为：础。通过灵敏度的分析可以确定对该类型机床传动系统的结构动[J]{(￡)}+[]{O(t)}_0(2)态特性影响较大的构件，以便有的放矢地对传动系统薄弱部分进齿轮传动系统中，考虑到带轮的

6、影响，共要分析17个圆盘类行改进。构件，要建立17个振动微分方程。考虑齿轮副的啮合刚度及轴段1系统固有特性的分析的扭转刚度，将电机转子的转动惯量要等效到小带轮上，各轴段高速铣齿机床传动系统形式为齿轮传动，由通过同步带将电的转动惯量按集中质量法等效到轴上的齿轮上，利用隔离体分析机的动力传递到齿轮系统。传动系统简图，如图1所示。传动系统法所建立的振动方程如下：采用两侧齿轮分流系统传递扭矩，这样的结构可以简化主轴箱的．^+K(r一)=0(3)尺寸结构，使齿轮受力均匀，提高j工作的稳定性。止+K(02-0。)+K2(02-03)=0(4)5

7、015+l5rl50rll4)+】6rl5rl50l5一n6016)=0(5)J,60l6+】7(l6-017)+16rl6(r】60l6--／"I5015)=0(6)7】7+10(I7一l0)+Kl7(l7-0l6)=0(7)式中：，五一小带轮和大带轮的转动惯量；K，一同步带的拉伸刚度；K(扛2，3，5，7，10，12，14，17)—轴段的扭转刚度，其余为各齿轮副的啮合刚度。图1机床齿轮传动系统简图系统固有特性分析是通过研究无阻尼的自由振动，得到振动2系统固有特性的计算系统的属性，即固有频率和振型。由弹性有限元法可得齿轮系统MAT

8、LAB是一个以矩阵和数组为核心计算的软件，适用于的运动微分方程为：矩阵迭代运算。根据矩阵迭代法的原理，以Matlab软件为工具编★来稿日期：2009—04—15-k基金项目：江苏省工业装备数字制造及控制技术重点实验室高技术项目(BM2