无平衡重的竖直轴进给系统动态特性变化规律研究.pdfVIP

学兔兔 第50卷第7期 机 械 工 程 学 报 Vo1．50 NO．7 2014年 4月 JOURNAL 0F MECHANICAL ENGINEERING Apr． 2014 DoI：lO．3901／JME．2014．07．176 无平衡重的竖直轴进给系统动态特性 变化规律研究水 张会杰 刘辉 杜 超 张 俊 赵万华 f西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710049) 摘要：针对小型立式加工中心的竖直轴滚珠丝杠进给系统，由于主轴箱等移动部件质量较小而未安装平衡重装置，此时移动 部件的重力将直接作用到滚珠丝杠的传动系统上，在重力和初始预紧力综合作用下，丝杠螺母副和轴承副的实际状态将发生 变化，进而影响该动结合部的接触刚度。主轴箱等移动部件处于全行程内不同位置时，即丝杠的受力作用点会发生变化，从 而改变该系统的传动刚度，最终影响该系统的动态性能。以传统的竖直轴滚珠丝杠进给系统为研究对象，采用集中参数法进 行动力学模型等效，建立考虑传动刚度变化的变系数动力学方程。理论计算移动部件重力作用下丝杠螺母副、轴承副的等效 轴向刚度，进一步分析考虑丝杠受力作用点改变时传动刚度的变化规律，最终研究进给系统的固有频率和加速度频响在全行 程内的变化规律。最后以某三轴立式加工中心的竖直轴进给系统为案例，进行了模态试验，理论与试验结果具有良好的一 致性。 关键词：竖直轴进给系统；无平衡重；变系数；全行程；动态特性 中图分类号：THll3 Research on the Variation Rule of the Dynamic Characteristics of a Vertical Feed System without Counterweight ZHANG Huijie LIU Hui DU Chao ZHANG Jun ZHAO Wanhua (State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering，Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049) Abstract：The counterweight device is not installed on the vertical axis feed system of some vertical machine centers because the masses of the headstock and other moving components are smaller．Thus，the headstock and other moving components exert the gravity on the ball screw feed system directly．Under the effects of the gravity and the initial preload of the kinematic joints，the actual condition of the screw—nuts joints and bearings joints will be changed．Furthermore，the stiffness of the kinematic joints is affected．The stress points of the screw in whole stroke would chang when the headstock and the moving components are at the different positions in the whole stroke．Thus，affect the transmission sti