机械系统结合部数字化建模与分析【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

机械系统结合部数字化建模与分析PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1 绪论1

1.1 目的和意义1

1.2 机械系统结合部的基本概念2

1.2.1 结合部的定义及分类2

1.2.2 几种典型的结合部3

1.2.3 结合部对机械系统性能的影响6

1.3 国内外研究现状7

1.3.1 螺栓联接结合部建模7

1.3.2 主轴系统结合部建模7

1.3.3 直线滚动导轨结合部建模10

1.4 本书的主要内容12

参考文献14

2 螺栓联接梁结构的检测与表征测试19

2.1 测试的基本原理和方法19

2.1.1 叠加原理测试19

2.1.2 谐波失真测试20

2.1.3 互换性测试20

2.1.4 定力幅频响函数测试21

2.1.5 频域相关函数测试21

2.1.6 Hilbert变换法22

2.2 试验测试系统的建立23

2.2.1 硬件组成23

2.2.2 软件组成24

2.3 检测与表征测试25

2.3.1 谐波失真测试25

2.3.2 相关函数测试26

2.3.3 定力幅频响函数测试27

2.4 本章小结29

参考文献30

3 基于力状态映射法的螺栓联接梁结构动力学参数识别31

3.1 螺栓联接梁结构非线性动力学模型的建立31

3.1.1 螺栓联接梁线性动力学模型的建立31

3.1.2 非线性联接单元33

3.1.3 Iwan模型35

3.1.4 螺栓联接梁非线性模型的建立36

3.2 Force-state mapping法及其数值仿真37

3.2.1 Force-state mapping法37

3.2.2 时域数据积分方法39

3.2.3 数值仿真39

3.3 面向螺栓联接梁结合部的动力学参数辨识流程42

3.4 实例研究43

3.4.1 试验测试43

3.4.2 参数辨识45

3.5 本章小结47

参考文献47

4 基于多尺度法识别螺栓联接梁结构的动力学特性参数48

4.1 螺栓联接梁结构两自由度非线性模型的建立48

4.2 非线性模型的多尺度法解析求解49

4.2.1 求解不同时间尺度下的微分方程49

4.2.2 ε0阶项的解51

4.2.3 ε1阶项的解52

4.2.4 求解频率响应函数53

4.3 非线性模型螺栓联接梁模型中参数的识别54

4.3.1 模型线性参数的识别54

4.3.2 模型非线性参数的识别54

4.4 基于多尺度法解的非线性模型参数识别流程55

4.5 实例研究55

4.5.1 试验测试56

4.5.2 线性参数的识别58

4.5.3 非线性参数识别59

4.6 本章小结61

参考文献62

5 主轴系统结合部的建模方法63

5.1 结构描述63

5.1.1 高速主轴-轴承结合部63

5.1.2 高速主轴-刀柄-刀具结合部64

5.2 高速主轴-轴承结合部建模方法64

5.2.1 主轴-轴承子结构模型64

5.2.2 高转速情况下五自由度球轴承受力与变形关系65

5.3 高速主轴-刀柄-刀具结合面的建模72

5.3.1 主轴-刀柄-刀具结合面子结构模型72

5.3.2 主轴-刀柄-刀具结合面有限元模型73

5.4 本章小结76

参考文献76

6 主轴系统结合部动力学特性的试验方法78

6.1 概述78

6.2 高速主轴系统频响函数测试79

6.2.1 试验对象和试验设备79

6.2.2 不同刀柄刀具组合的主轴系统频响函数测试80

6.2.3 不同悬伸长度刀具的主轴系统频响函数测试82

6.3 切削性能测试83

6.3.1 试验对象和试验设备84

6.3.2 试验测试过程与结果84

6.4 本章小结87

参考文献88

7 考虑结合部特性的高速主轴系统建模及固有特性分析89

7.1 概述89

7.2 阻抗耦合子结构法建模原理89

7.2.1 自由状态下Timoshenko梁的频响函数89

7.2.2 自由状态下Timoshenko梁的固有振型90

7.2.3 Timoshenko梁的耦合93

7.3 基于阻抗耦合子结构法求解主轴系统固有特性流程94

7.4 基于阻抗耦合子结构法研究主轴系统固有特性实例分析95

7.4.1 高速主轴系统的阻抗耦合子结构模型95

7.4.2 高速主轴系统的各轴段固有频率96

7.5 半理论法预测高速主轴系统刀尖点频响函数97

7.5.1 半理论法概述97

7.5.2 基于半理论法高速主轴系统刀尖点频响函数预测与分析98

7.6 结合部刚度对高速主轴系统频响函数的影响分析99

7.6.1 轴承结合部刚度对主轴单元端部频响函数的影响分析100

7.6.2 主轴-轴承结合部刚度对高速主轴系统刀尖点频响函数的影响分析104

7.6.3 主轴-刀柄结合部刚度对高速主轴系统刀尖点频响函数的影响分析105

7.6.4 刀柄-刀具结合部刚度对高速主轴系统刀尖点频响函数的影响分析106

7.7 本章小结108

参考文献109

8 考虑结合部特性的高速主轴系统振动响应分析110

8.1 概述110

8.2 基于有限元法的高速主轴系统振动响应分析110

8.2.1 高速主轴系统振动响应分析模型110

8.2.2 高速主轴系统振动响应分析流程113

8.3 不同结合部模型对高速主轴振动响应的影响分析115

8.3.1 刚性联接模拟结合部对高速主轴系统振动响应的影响115

8.3.2 集中弹簧模型模拟结合部对高速主轴系统振动响应的影响116

8.3.3 分布式弹簧模型模拟结合部对高速主轴系统振动响应的影响117

8.4 转速对高速主轴系统振动响应的影响分析119

8.5 轴承参数对高速主轴系统振动响应的影响分析122

8.5.1 轴承间隙对高速主轴系统振动响应的影响分析123

8.5.2 轴承接触刚度对高速主轴系统振动响应的影响分析127

8.5.3 轴承类型对高速主轴系统振动响应的影响131

8.6 切削力对高速主轴系统动态响应的影响分析135

8.7 本章小结139

参考文献140

9 直线滚动导轨结合部动力学建模方法142

9.1 表征导轨系统动力学特性的参数142

9.2 导轨系统动力学建模方法143

9.3 导轨结合部处理方式144

9.3.1 用弹簧阻尼单元模拟结合部145

9.3.2 用解析表达式描述结合部特性146

9.3.3 用假想材料模拟结合部特性146

9.3.4 用自创的结合部单元来模拟结合部147

9.3.5 用接触单元模拟结合部特性148

9.4 本章小结149

参考文献149

10 直线滚动导轨副的静力学及动力学试验151

10.1 直线滚动导轨副静力学试验151

10.1.1 试验装置与原理151

10.1.2 测试过程与结果152

10.2 安装在床身上的直线滚动导轨模态试验154

10.2.1 试验目的与原理154

10.2.2 试验结果分析155

10.3 直线滚动导轨结合部动力学参数识别157

10.3.1 导轨结合部动力学参数辨识原理157

10.3.2 识别流程158

10.3.3 直线滚动导轨频响函数矩阵测试159

10.3.4 导轨结合部动力学参数辨识159

10.4 本章小结161

参考文献161

11 直线滚动导轨副静力学建模与分析方法163

11.1 概述163

11.2 直线滚动导轨副静力学解析建模164

11.2.1 单个滚珠-沟槽接触解析建模164

11.2.2 直线滚动导轨副解析建模165

11.2.3 解析模型的修正167

11.3 直线滚动导轨副静力学有限元建模168

11.3.1 单个滚珠-沟槽有限元建模169

11.3.2 整体导轨系统有限元静力学分析171

11.3.3 组件有限元模型172

11.4 预紧力及静载荷对直线滚动导轨副静力学特性的影响173

11.4.1 基于修正解析模型的分析173

11.4.2 基于组件有限元模型的分析175

11.5 几何参数对直线滚动导轨副静力学特性的影响178

11.6 本章小结180

参考文献181

12 直线滚动导轨副动力学建模与分析方法182

12.1 概述182

12.2 直线滚动导轨副动力学解析建模183

12.2.1 无阻尼直线滚动导轨副动力学建模183

12.2.2 有阻尼直线滚动导轨副动力学建模186

12.3 基于解析模型的直线滚动导轨副动力学特性分析187

12.3.1 直线滚动导轨副固有频率及振型187

12.3.2 直线滚动导轨副频响函数分析188

12.3.3 直线滚动导轨副动力学时域响应分析189

12.4 直线滚动导轨副动力学有限元建模190

12.5 直线滚动导轨副固有特性研究191

12.5.1 预紧力及静载荷对直线滚动导轨副固有特性的影响分析191

12.5.2 几何参数对直线滚动导轨副固有特性的影响分析194

12.5.3 基于有限元法的直线滚动导轨副固有特性分析198

12.6 直线滚动导轨副动力学响应研究201

12.6.1 基于解析模型的动力学响应分析201

12.6.2 基于有限元模型的动力学响应分析203

12.7 本章小结204

参考文献204

附录A Kn求解过程206

附录B 频响函数表达式207

附录C 相关公式208