基于空间统计学机床动力学特性.pdf

学兔兔 第 51卷第 21期 机 械 工 程 学 报 V01．51 NO．21 2015年 11月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING NOV． 2015 DoI：10．3901／JM E．2015．21．087 基于空间统计学的机床动力学特性木 李天箭 丁晓红 程 凯2 f1．上海理工大学机械工程学院 上海 200090； 2．哈尔滨工业大学机 电学院 哈尔滨 150001) 摘要：机床刚度、固有频率等动力学特性随着机床部件位置、姿态在工作空间中的变化而变化。对机床动力学特性的研究不 仅需要考虑到机床质量、刚度、阻尼值的大小，还应重视机床加工点的空间位置变化。采用空间统计学方法，以超精密机床 固有频率这一关键动力学性能为例，分析机床动力学性能与机床位置姿态之间的数学关系，选取机床动态特性变异函数，建 立动力学性能变化预测的Kriging方法模型，研究动力学特性在工作空间中的变化规律以及动力学特性空间信息的表述方法。 将所建立的模型与正交多项式方法、径向基神经网络方法、二阶响应面方法等方法建立动力学性能预测分析模型比较，空间 统计学Kriging方法所建立的模型R检验大于0．96，在四种模型建构方式中为精确度最优 ，能够在完整工作空间中准确地描 述机床动力学特性。基于空间统计学的机床动力学特性研究为机床的动力学设计提供了新的设计分析方法及相应的技术 支持。 关键词：机床动力学；加工空间；空间统计学；Kriging模型；固有频率 中图分类号：TG502 M achineToolDynamicsBasedonSpatialStatistics LITianjian DINGXiaohong CHENGKai2 (1．SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanhgai200090； 2．SchoolofMechatronicsEngineering，HarbinInstituteofTechnoloyg,Harbin150001) Abstract：Thedynamiccharacteristicsofmachinetools，suchasstiffnessandnaturalrfequencyvarywithhtechnagingofposition andpostureofthemachinecomponentsni workingspace．Notonlythemass，stinff ess，dampingratiosshouldbeconsideredduring htereserachofhtednyma iccharacteristicsofmachinetools，htespatialpositionchangeofmachiningpointshouldalsobepaidmore attention．Spatialstatisticalmehtodisadopted，andhtemachinetool’Snaturalrfequencyistakenashtecfitic~dynma icchraacteristic， htushtemathematicalrelationbetweenthemachinetool’Sdny amiccharacteristicsna ditspositionna dpostureisnaalyzed．The machinetool’Sdny amicperformna cevariationfunctionisselected，nadhteKrigingmehtodmodeltopredictdynamiccharactersis e