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《機電工程》雜志,月刊( 詳細... )

中國標準連續出版物號 ISSN 1001-4551 CN 33-1088/TH
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副 主 編唐任仲、羅向陽(執行主編)
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考慮結合面特性影響的機床整機有限元靜力學分析模型

作者:王豪,黃為彬,方兵. 日期:2024-04-24/span> 瀏覽:1273 查看PDF文檔

考慮結合面特性影響的機床整機有限元靜力學分析模型*
王豪1,2,黃為彬1,2,方兵1,2*

(1.福建農林大學 機電工程學院,福建 福州 350002;2.福建省農業信息感知技術重點實驗室,福建 福州 350002)


摘要:針對機床數字化設計中典型結合面建模精度誤差較大的問題,提出了一種采用虛擬材料等效結合面靜力學特性的方法,建立了考慮結合面特性影響的機床整機有限元靜力學分析模型,并完成了相應的靜剛度測試實驗。
首先,綜合考慮了彈塑性變形機制和摩擦力的影響,提出了一種新的結合面法向和切向剛度的分析模型;其次,根據不同類型結合面的特點,采用虛擬材料模擬結合面的剛度特性,建立了剛度特性與虛擬材料彈性模量和泊松比的關系,并將其應用于精密數控機床整機的靜剛度分析;最后,開展了整機工藝系統的靜剛度測試實驗,得到了主軸末端X、Y、Z三個方向的剛度分別為26.60N/μm、41.87N/μm和40.17N/μm,并將其與仿真數據進行了對比。研究結果表明:不考慮結合面影響的模型相對誤差將近17%,而考慮結合面影響的模型相對誤差在5%以內,驗證了考慮結合面特性影響的機床整機有限元靜力學分析模型的有效性;采用虛擬材料等效結合面靜力學特性的方法可作為機床數字化設計的一種可行的方法。

關鍵詞:機床數字化設計;虛擬材料法;結合面靜力學特性;靜剛度測試;有限元靜力學分析模型;彈塑性模型

中圖分類號:TH114;TG50文獻標識碼:A文章編號:1001-4551(2024)04-0732-07


王豪,黃為彬,方兵.考慮結合面特性影響的機床整機有限元靜力學分析模型[J].機電工程,2024,41(4):732-738.

WANG Hao, HUANG Weibin, FANG Bing. Finite element static analysis model of machine tool considering influence of joint surface characteristics[J].Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(4):732-738.


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