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考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型

作者：王豪,黄为彬,方兵. 日期：2024-04-24/span> 浏览：1195 查看PDF文档

考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型*

王豪1,2,黄为彬1,2,方兵1,2*

(1.福建农林大学机电工程学院,福建福州 350002;2.福建省农业信息感知技术重点实验室,福建福州 350002)

摘要:针对机床数字化设计中典型结合面建模精度误差较大的问题,提出了一种采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法,建立了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型,并完成了相应的静刚度测试实验。
首先,综合考虑了弹塑性变形机制和摩擦力的影响,提出了一种新的结合面法向和切向刚度的分析模型;其次,根据不同类型结合面的特点,采用虚拟材料模拟结合面的刚度特性,建立了刚度特性与虚拟材料弹性模量和泊松比的关系,并将其应用于精密数控机床整机的静刚度分析;最后,开展了整机工艺系统的静刚度测试实验,得到了主轴末端X、Y、Z三个方向的刚度分别为26.60N/μm、41.87N/μm和40.17N/μm,并将其与仿真数据进行了对比。研究结果表明:不考虑结合面影响的模型相对误差将近17%,而考虑结合面影响的模型相对误差在5%以内,验证了考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型的有效性;采用虚拟材料等效结合面静力学特性的方法可作为机床数字化设计的一种可行的方法。

关键词:机床数字化设计;虚拟材料法;结合面静力学特性;静刚度测试;有限元静力学分析模型;弹塑性模型

中图分类号:TH114;TG50文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)04-0732-07

王豪,黄为彬,方兵.考虑结合面特性影响的机床整机有限元静力学分析模型［J］.机电工程,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.