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機械系統結合部數字化建模與分析 版權信息
- ISBN：9787562953845
- 條形碼：9787562953845 ; 978-7-5629-5384-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
機械系統結合部數字化建模與分析 內容簡介
《數字制造科學與技術前沿研究叢書：機械系統結合部數字化建模與分析》主要以機械系統中*常見的螺栓聯接結合部和數控機床中*常用的主軸系統結合部、直線滾動導軌結合部為對象，介紹了上述結合部數字化建模與分析的方法！ 稊底种圃炜茖W與技術前沿研究叢書：機械系統結合部數字化建模與分析》主要內容包括：圍繞螺栓聯接結合部，以螺栓聯接梁為例，給出了包含螺栓聯接結合部的結構系統非線性表征與測試方法，懸臂的螺栓聯接梁結構非線性解析動力學建模方法，以及基于力狀態映射法和多尺度法辨識螺栓聯接結合部剛度和阻尼參數的方法；圍繞主軸系統結合部，給出了主軸系統刀尖點頻響函數及切削力的測試方法，進行了考慮主軸軸承和主軸一刀柄一刀具結合部特性的阻抗耦合子結構法建模與有限元法建模，分析了轉速、結合部參數等對主軸系統同有特性和振動響應的影響規律；圍繞導軌系統結合部，給出了導軌結合部靜力學及動力學試驗方法，完成了直線滾動導軌基于Hertzian接觸理論的解析建模和用ANSYS軟件實現的有限元建模，分析了靜載荷、預緊力及幾何參數對直線滾動導軌副靜力學特性、固有頻率和振動響應的影響規律！ 稊底种圃炜茖W與技術前沿研究叢書：機械系統結合部數字化建模與分析》所介紹的機械結合部數字化建模與分析方法可為從事復雜機械系統建模的研究人員、教師提供參考，也可作為研究生學習機械結合部測試、建模與分析的參考資料。
機械系統結合部數字化建模與分析 目錄
1 緒論
1．1 目的和意義
1．2 機械系統結合部的基本概念
1．2．1 結合部的定義及分類
1．2．2 幾種典型的結合部
1．2．3 結合部對機械系統性能的影響
1．3 國內外研究現狀
1．3．1 螺栓聯接結合部建模
1．3．2 主軸系統結合部建模
1．3．3 直線滾動導軌結合部建模
1．4 本書的主要內容
參考文獻
2 螺栓聯接梁結構的檢測與表征測試
2．1 測試的基本原理和方法
2．1．1 疊加原理測試
2．1．2 諧波失真測試
2．1．3 互換性測試
2．1．4 定力幅頻響函數測試
2．1．5 頻域相關函數測試
2．1．6 Hilbert變換法
2．2 試驗測試系統的建立
2．2．1 硬件組成
2．2．2 軟件組成
2．3 檢測與表征測試
2．3．1 諧波失真測試
2．3．2 相關函數測試
2．3．3 定力幅頻響函數測試
2．4 本章小結
參考文獻
3 基于力狀態映射法的螺栓聯接梁結構動力學參數識別
3．1 螺栓聯接梁結構非線性動力學模型的建立
3．1．1 螺栓聯接梁線性動力學模型的建立
3．1．2 非線性聯接單元
3．1．3 Iwan模型
3．1．4 螺栓聯接梁非線性模型的建立
3．2 Force—statemapping法及其數值仿真
3．2．1 Force—statemapping法
3．2．2 時域數據積分方法
3．2．3 數值仿真
3．3 面向螺栓聯接梁結合部的動力學參數辨識流程
3．4 實例研究
3．4．1 試驗測試
3．4．2 參數辨識
3．5 本章小結
參考文獻
4 基于多尺度法識別螺栓聯接梁結構的動力學特性參數
4．1 螺栓聯接梁結構兩自由度非線性模型的建立
4．2 非線性模型的多尺度法解析求解
4．2．1 求解不同時間尺度下的微分方程
4．2．2 ε0階項的解
4．2．3 ε1階項的解
4．2．4 求解頻率響應函數
4．3 非線性模型螺栓聯接梁模型中參數的識別
4．3．1 模型線性參數的識別
4．3．2 模型非線性參數的識別
4．4 基于多尺度法解的非線性模型參數識別流程
4．5 實例研究
4．5．1 試驗測試
4．5．2 線性參數的識別
4．5．3 非線性參數識別
4．6 本章小結
參考文獻
5 主軸系統結合部的建模方法
5．1 結構描述
5．1．1 高速主軸一軸承結合部
5．1．2 高速主軸一刀柄一刀具結合部
5．2 高速主軸一軸承結合部建模方法
5．2．1 主軸一軸承子結構模型
5．2．2 高轉速情況下五自由度球軸承受力與變形關系
5．3 高速主軸一刀柄一刀具結合面的建模
5．3．1 主軸一刀柄一刀具結合面子結構模型
5．3．2 主軸一刀柄一刀具結合面有限元模型
5．4 本章小結
參考文獻
6 主軸系統結合部動力學特性的試驗方法
6．1 概述
6．2 高速主軸系統頻響函數測試
6．2．1 試驗對象和試驗設備
6．2．2 不同刀柄刀具組合的主抽系統頻響函數測試
6．2．3 不同懸伸長度刀具的主軸系統頻響函數測試
6．3 切削性能測試
6．3．1 試驗對象和試驗設備
6．3．2 試驗測試過程與結果
6．4 本章小結
參考文獻
7 考慮結合部特性的高速主軸系統建模及固有特性分析
7．1 概述
7．2 阻抗耦合子結構法建模原理
7．2．1 自由狀態下Timoshenko梁的頻響函數
7．2．2 自由狀態下Timoshenko梁的固有振型
7．2．3 Timoshenko粱的耦合
7．3 基于阻抗耦合子結構法求解主軸系統固有特性流程
7．4 基于阻抗耦合子結構法研究主軸系統固有特性實例分析
7．4．1 高速主軸系統的阻抗耦合子結構模型
7．4．2 高速主軸系統的各軸段固有頻率
7．5 半理論法預測高速主軸系統刀尖點頻響函數
7．5．1 半理論法概述
7．5．2 基于半理論法高速主軸系統刀尖點頻響函數預測與分析
7．6 結合部剛度對高速主軸系統頻響函數的影響分析
7．6．1 軸承結合部剛度對主軸單元端部頻響函數的影響分析
7．6．2 主軸一軸承結合部剛度對高速主軸系統刀尖點頻響函數的影響分析
7．6．3 主軸一刀柄結合部剛度對高速主軸系統刀尖點頻響函數的影響分析
7．6．4 刀柄一刀具結合部剛度對高速主軸系統刀尖點頻響函數的影響分析
7．7 本章小結
參考文獻
8 考慮結合部特性的高速主軸系統振動響應分析
8．1 概述
8．2 基于有限元法的高速主軸系統振動響應分析
8．2．1 高速主軸系統振動響應分析模型
8．2．2 高速主軸系統振動響應分析流程
8．3 不同結合部模型對高速主軸振動響應的影響分析
8．3．1 剛性聯接模擬結合部對高速主軸系統振動響應的影響
8．3．2 集中彈簧模型模擬結合部對高速主軸系統振動響應的影響
8．3．3 分布式彈簧模型模擬結合部對高速主軸系統振動響應的影響
8．4 轉速對高速主軸系統振動響應的影響分析
8．5 軸承參數對高速主軸系統振動響應的影響分析
8．5．1 軸承間隙對高速主軸系統振動響應的影響分析
8．5．2 軸承接觸剛度對高速主軸系統振動響應的影響分析
8．5．3 軸承類型對高速主軸系統振動響應的影響
8．6 切削力對高速主軸系統動態響應的影響分析
8．7 本章小結
參考文獻
9 直線滾動導軌結合部動力學建模方法
9．1 表征導軌系統動力學特性的參數
9．2 導軌系統動力學建模方法
9．3 導軌結合部處理方式
9．3．1 用彈簧阻尼單元模擬結合部
9．3．2 用解析表達式描述結合部特性
9．3．3 用假想材料模擬結合部特性
9．3．4 用自創的結合部單元來模擬結合部
9．3．5 用接觸單元模擬結合部特性
9．4 本章小結
參考文獻
10 直線滾動導軌副的靜力學及動力學試驗
10．1 直線滾動導軌副靜力學試驗
10．1．1 試驗裝置與原理
10．1．2 測試過程與結果
10．2 安裝在床身上的直線滾動導軌模態試驗
10．2．1 試驗目的與原理
10．2．2 試驗結果分析
10．3 直線滾動導軌結合部動力學參數識別
10．3．1 導軌結合部動力學參數辨識原理
10．3．2 識別流程
10．3．3 直線滾動導軌頻響函數矩陣測試
10．3．4 導軌結合部動力學參數辨識
10．4 本章小結
參考文獻
11 直線滾動導軌副靜力學建模與分析方法
11．1 概述
11．2 直線滾動導軌副靜力學解析建模
11．2．1 單個滾珠一溝槽接觸解析建模
11．2．2 直線滾動導軌副解析建模
11．2．3 解析模型的修正
11．3 直線滾動導軌副靜力學有限元建模
11．3．1 單個滾珠一溝槽有限元建模
11．3．2 整體導軌系統有限元靜力學分析
11．3．3 組件有限元模型
11．4 預緊力及靜載荷對直線滾動導軌副靜力學特性的影響
11．4．1 基于修正解析模型的分析
11．4．2 基于組件有限元模型的分析
11．5 幾何參數對直線滾動導軌副靜力學特性的影響
11．6 本章小結
參考文獻
12 直線滾動導軌副動力學建模與分析方法
12．1 概述
12．2 直線滾動導軌副動力學解析建模
12．2．1 無阻尼直線滾動導軌副動力學建模
12．2．2 有阻尼直線滾動導軌副動力學建模
12．3 基于解析模型的直線滾動導軌副動力學特性分析
12．3．1 直線滾動導軌副固有頻率及振型
12．3．2 直線滾動導軌副頻響函數分析
12．3．3 直線滾動導軌副動力學時域響應分析
12．4 直線滾動導軌副動力學有限元建模
12．5 直線滾動導軌副固有特性研究
12．5．1 預緊力及靜載荷對直線滾動導軌副固有特性的影響分析
12．5．2 幾何參數對直線滾動導軌副固有特性的影響分析
12．5．3 基于有限元法的直線滾動導軌副固有特性分析
12．6 直線滾動導軌副動力學響應研究
12．6．1 基于解析模型的動力學響應分析
12．6．2 基于有限元模型的動力學響應分析
12．7 本章小結
參考文獻
附錄A Kn求解過程
附錄B 頻響函數表達式
附錄C 相關公式
1．1 目的和意義
1．2 機械系統結合部的基本概念
1．2．1 結合部的定義及分類
1．2．2 幾種典型的結合部
1．2．3 結合部對機械系統性能的影響
1．3 國內外研究現狀
1．3．1 螺栓聯接結合部建模
1．3．2 主軸系統結合部建模
1．3．3 直線滾動導軌結合部建模
1．4 本書的主要內容
參考文獻
2 螺栓聯接梁結構的檢測與表征測試
2．1 測試的基本原理和方法
2．1．1 疊加原理測試
2．1．2 諧波失真測試
2．1．3 互換性測試
2．1．4 定力幅頻響函數測試
2．1．5 頻域相關函數測試
2．1．6 Hilbert變換法
2．2 試驗測試系統的建立
2．2．1 硬件組成
2．2．2 軟件組成
2．3 檢測與表征測試
2．3．1 諧波失真測試
2．3．2 相關函數測試
2．3．3 定力幅頻響函數測試
2．4 本章小結
參考文獻
3 基于力狀態映射法的螺栓聯接梁結構動力學參數識別
3．1 螺栓聯接梁結構非線性動力學模型的建立
3．1．1 螺栓聯接梁線性動力學模型的建立
3．1．2 非線性聯接單元
3．1．3 Iwan模型
3．1．4 螺栓聯接梁非線性模型的建立
3．2 Force—statemapping法及其數值仿真
3．2．1 Force—statemapping法
3．2．2 時域數據積分方法
3．2．3 數值仿真
3．3 面向螺栓聯接梁結合部的動力學參數辨識流程
3．4 實例研究
3．4．1 試驗測試
3．4．2 參數辨識
3．5 本章小結
參考文獻
4 基于多尺度法識別螺栓聯接梁結構的動力學特性參數
4．1 螺栓聯接梁結構兩自由度非線性模型的建立
4．2 非線性模型的多尺度法解析求解
4．2．1 求解不同時間尺度下的微分方程
4．2．2 ε0階項的解
4．2．3 ε1階項的解
4．2．4 求解頻率響應函數
4．3 非線性模型螺栓聯接梁模型中參數的識別
4．3．1 模型線性參數的識別
4．3．2 模型非線性參數的識別
4．4 基于多尺度法解的非線性模型參數識別流程
4．5 實例研究
4．5．1 試驗測試
4．5．2 線性參數的識別
4．5．3 非線性參數識別
4．6 本章小結
參考文獻
5 主軸系統結合部的建模方法
5．1 結構描述
5．1．1 高速主軸一軸承結合部
5．1．2 高速主軸一刀柄一刀具結合部
5．2 高速主軸一軸承結合部建模方法
5．2．1 主軸一軸承子結構模型
5．2．2 高轉速情況下五自由度球軸承受力與變形關系
5．3 高速主軸一刀柄一刀具結合面的建模
5．3．1 主軸一刀柄一刀具結合面子結構模型
5．3．2 主軸一刀柄一刀具結合面有限元模型
5．4 本章小結
參考文獻
6 主軸系統結合部動力學特性的試驗方法
6．1 概述
6．2 高速主軸系統頻響函數測試
6．2．1 試驗對象和試驗設備
6．2．2 不同刀柄刀具組合的主抽系統頻響函數測試
6．2．3 不同懸伸長度刀具的主軸系統頻響函數測試
6．3 切削性能測試
6．3．1 試驗對象和試驗設備
6．3．2 試驗測試過程與結果
6．4 本章小結
參考文獻
7 考慮結合部特性的高速主軸系統建模及固有特性分析
7．1 概述
7．2 阻抗耦合子結構法建模原理
7．2．1 自由狀態下Timoshenko梁的頻響函數
7．2．2 自由狀態下Timoshenko梁的固有振型
7．2．3 Timoshenko粱的耦合
7．3 基于阻抗耦合子結構法求解主軸系統固有特性流程
7．4 基于阻抗耦合子結構法研究主軸系統固有特性實例分析
7．4．1 高速主軸系統的阻抗耦合子結構模型
7．4．2 高速主軸系統的各軸段固有頻率
7．5 半理論法預測高速主軸系統刀尖點頻響函數
7．5．1 半理論法概述
7．5．2 基于半理論法高速主軸系統刀尖點頻響函數預測與分析
7．6 結合部剛度對高速主軸系統頻響函數的影響分析
7．6．1 軸承結合部剛度對主軸單元端部頻響函數的影響分析
7．6．2 主軸一軸承結合部剛度對高速主軸系統刀尖點頻響函數的影響分析
7．6．3 主軸一刀柄結合部剛度對高速主軸系統刀尖點頻響函數的影響分析
7．6．4 刀柄一刀具結合部剛度對高速主軸系統刀尖點頻響函數的影響分析
7．7 本章小結
參考文獻
8 考慮結合部特性的高速主軸系統振動響應分析
8．1 概述
8．2 基于有限元法的高速主軸系統振動響應分析
8．2．1 高速主軸系統振動響應分析模型
8．2．2 高速主軸系統振動響應分析流程
8．3 不同結合部模型對高速主軸振動響應的影響分析
8．3．1 剛性聯接模擬結合部對高速主軸系統振動響應的影響
8．3．2 集中彈簧模型模擬結合部對高速主軸系統振動響應的影響
8．3．3 分布式彈簧模型模擬結合部對高速主軸系統振動響應的影響
8．4 轉速對高速主軸系統振動響應的影響分析
8．5 軸承參數對高速主軸系統振動響應的影響分析
8．5．1 軸承間隙對高速主軸系統振動響應的影響分析
8．5．2 軸承接觸剛度對高速主軸系統振動響應的影響分析
8．5．3 軸承類型對高速主軸系統振動響應的影響
8．6 切削力對高速主軸系統動態響應的影響分析
8．7 本章小結
參考文獻
9 直線滾動導軌結合部動力學建模方法
9．1 表征導軌系統動力學特性的參數
9．2 導軌系統動力學建模方法
9．3 導軌結合部處理方式
9．3．1 用彈簧阻尼單元模擬結合部
9．3．2 用解析表達式描述結合部特性
9．3．3 用假想材料模擬結合部特性
9．3．4 用自創的結合部單元來模擬結合部
9．3．5 用接觸單元模擬結合部特性
9．4 本章小結
參考文獻
10 直線滾動導軌副的靜力學及動力學試驗
10．1 直線滾動導軌副靜力學試驗
10．1．1 試驗裝置與原理
10．1．2 測試過程與結果
10．2 安裝在床身上的直線滾動導軌模態試驗
10．2．1 試驗目的與原理
10．2．2 試驗結果分析
10．3 直線滾動導軌結合部動力學參數識別
10．3．1 導軌結合部動力學參數辨識原理
10．3．2 識別流程
10．3．3 直線滾動導軌頻響函數矩陣測試
10．3．4 導軌結合部動力學參數辨識
10．4 本章小結
參考文獻
11 直線滾動導軌副靜力學建模與分析方法
11．1 概述
11．2 直線滾動導軌副靜力學解析建模
11．2．1 單個滾珠一溝槽接觸解析建模
11．2．2 直線滾動導軌副解析建模
11．2．3 解析模型的修正
11．3 直線滾動導軌副靜力學有限元建模
11．3．1 單個滾珠一溝槽有限元建模
11．3．2 整體導軌系統有限元靜力學分析
11．3．3 組件有限元模型
11．4 預緊力及靜載荷對直線滾動導軌副靜力學特性的影響
11．4．1 基于修正解析模型的分析
11．4．2 基于組件有限元模型的分析
11．5 幾何參數對直線滾動導軌副靜力學特性的影響
11．6 本章小結
參考文獻
12 直線滾動導軌副動力學建模與分析方法
12．1 概述
12．2 直線滾動導軌副動力學解析建模
12．2．1 無阻尼直線滾動導軌副動力學建模
12．2．2 有阻尼直線滾動導軌副動力學建模
12．3 基于解析模型的直線滾動導軌副動力學特性分析
12．3．1 直線滾動導軌副固有頻率及振型
12．3．2 直線滾動導軌副頻響函數分析
12．3．3 直線滾動導軌副動力學時域響應分析
12．4 直線滾動導軌副動力學有限元建模
12．5 直線滾動導軌副固有特性研究
12．5．1 預緊力及靜載荷對直線滾動導軌副固有特性的影響分析
12．5．2 幾何參數對直線滾動導軌副固有特性的影響分析
12．5．3 基于有限元法的直線滾動導軌副固有特性分析
12．6 直線滾動導軌副動力學響應研究
12．6．1 基于解析模型的動力學響應分析
12．6．2 基于有限元模型的動力學響應分析
12．7 本章小結
參考文獻
附錄A Kn求解過程
附錄B 頻響函數表達式
附錄C 相關公式
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機械系統結合部數字化建模與分析 節選
《數字制造科學與技術前沿研究叢書：機械系統結合部數字化建模與分析》： 通過分析不同結合部模型對高速主軸系統的影響發現，主軸—刀柄刀具結合部對高速主軸系統響應有著顯著的影響，并且分布式彈簧模型模擬高速主軸系統結合部的結果更接近實際。對分布式彈簧模型模擬主軸刀柄—刀具結合部的情況仍需要進行詳細分析，本節以轉速為研究對象，參數采用前述設定的參數，研究不同轉速對高速主軸系統振動響應的影響，以期找到其內在規律！ D8.8所示為不同轉速對高速主軸系統振動響應的影響，轉速的變化范圍為0～30000r／min，圖8.8（a1）、（b1）、（c1）為支承軸承處的*大幅值、*大軸承力以及幅值頻譜隨轉速的變化曲線，圖中B1～B5分別表示高速主軸系統中的5個支承軸承。從圖8.8（a1）和（b1）中可以看出，軸承對高速主軸單元支承力隨主軸轉速的變化趨勢與支承位置幅值隨轉速的變化趨勢基本一致。在低轉速時，軸承力與幅值隨轉速的增大而增大；隨著轉速增大到一定值，軸承力與幅值逐漸減小。B1和B2為成對安裝的一組軸承，因此其軸承力和幅值受轉速的影響相似，B4和B5的情況與Bl和B2軸承情況相似，由于軸承之間的相互影響，成對安裝的軸承受轉速的影響比獨立安裝的軸承B3受轉速的影響小。圖8.8（c1）為B1、B3和B5軸承隨轉速變化的幅值頻譜三維曲線，圖中幅值*大部分體現為高速主軸系統的轉頻！ D8.8（a2）、（b2）、（c2）為主軸—刀柄結合部處幅值、接觸力以及幅值頻譜隨轉速變化曲線，圖中SH1～SH5分別表示主軸刀柄結合部處的5個位置，從圖8.8（a2）、（b2）中可以看出，主軸—刀柄結合部每個位置處的幅值與接觸力隨轉速變化情況相似，從數值上看，越靠近刀尖點并遠離支承軸承其幅值越大，而主軸—刀柄結合部處接觸力與幅值之間具有明顯的遲滯現象。圖8.8（c2）的三維幅值頻譜圖中集中體現了轉頻隨轉速的變化！ D8.8（a3）、（b3）、（c3）為刀柄刀具結合部處幅值、接觸力以及幅值頻譜隨轉速變化曲線，HT1～HT4分別表示刀柄刀具結合部處的4個位置，從圖中可以看出，刀柄—刀具結合部特性與主軸—刀柄結合部特性隨轉速的變化趨勢基本一致，越靠近刀尖點其響應幅值越大！
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