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基于直线电机驱动的插件机振动特性研究

胡意波 高自成 李立君 邹洋 罗义 赵凯杰

胡意波, 高自成, 李立君, 邹洋, 罗义, 赵凯杰. 基于直线电机驱动的插件机振动特性研究[J]. 制造技术与机床, 2023, (12): 32-39. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.12.004
引用本文: 胡意波, 高自成, 李立君, 邹洋, 罗义, 赵凯杰. 基于直线电机驱动的插件机振动特性研究[J]. 制造技术与机床, 2023, (12): 32-39. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.12.004
HU Yibo, GAO Zicheng, LI Lijun, ZOU Yang, LUO Yi, ZHAO Kaijie. Research on vibration characteristics of plug-in machine driven by linear motor[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (12): 32-39. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.12.004
Citation: HU Yibo, GAO Zicheng, LI Lijun, ZOU Yang, LUO Yi, ZHAO Kaijie. Research on vibration characteristics of plug-in machine driven by linear motor[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (12): 32-39. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.12.004

基于直线电机驱动的插件机振动特性研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.12.004
基金项目: 湖南省重点研发计划项目(2021NK2023)
详细信息
    作者简介:

    胡意波,1998年生,男,硕士研究生,研究方向为智能技术及装备。E-mail:huyibo527679@163.com

    通讯作者:

    高自成,1968年生,男,硕士生导师,教授,研究方向为智能装备设计与开发、现代林业装备等。E-mail:gzc1968@126.com

  • 中图分类号: TH-39,TH113.1,TN403

Research on vibration characteristics of plug-in machine driven by linear motor

  • 摘要: 针对由直线电机引起的机械振动影响异形插件机精度的问题,对异形插件机的振动特性进行研究,并根据振动特性进行结构优化。首先对异形插件机上的直线电机进行推力和频率测试;其次对异形插件机的整机模型进行模态分析,根据模态分析结果对零部件进行结构优化,提升异形插件机的低阶固有频率;然后对优化后的整机模型进行谐响应分析,计算出取样点的振幅-频率响应数据;最后利用视觉相机对异形插件机进行重复定位精度测试实验。结果表明,优化后的异形插件机的前六阶固有频率有不同程度的提升,采样点在0~50 Hz的直线电机激励下,振动位移在0.03 mm左右。实验测试重复定位精度稳定在±0.03 mm内,验证了结构优化的有效性和仿真结果的可靠性。

     

  • 图  1  异形插件机的整机结构

    图  2  测试平台

    图  3  频率测试界面

    图  4  大理石梁直线电机频幅图

    图  5  横梁直线电机频幅图

    图  6  大理石梁推力图

    图  7  横梁直线电机推力图

    图  8  整机前六阶模态振型图

    图  9  优化后的底座结构

    图  10  优化后的整机模态

    图  11  谐响应分析求解结果

    图  12  4个取样点的位置示意图

    图  13  四个取样点各方向上的振幅-频率响应曲线

    图  14  横梁的应力-频率响应曲线

    图  15  测试示意图

    图  16  Mark点坐标变化图

    表  1  优化前整机固有频率与振型描述 Hz

    阶数 固有频率 主要振型描述
    1 52.28 底座沿Z方向摆动,横梁扭转,插件头位置振型变化较大
    2 75.12 横梁跟随大理石梁绕对称轴在X-Z平面转动,横梁末端振型变化较大
    3 76.80 支撑梁沿Z方向摆动,支撑梁振型变化较大
    4 98.86 横梁沿X方向摆动,横梁末端振型变化较大
    5 105.47 整机绕中轴线在X-Z平面摆动,横梁末端振型变化较大
    6 109.60 横梁扭转,插件头位置变化较大
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    表  2  优化前后的整机固有频率对比表 Hz

    阶数 1 2 3 4 5 6
    优化前 52.28 75.12 76.80 98.86 105.47 109.60
    优化后 68.01 86.26 96.24 108.08 119.76 124.60
    下载: 导出CSV
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  • 修回日期:  2023-04-30
  • 网络出版日期:  2023-12-04

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