空氣主軸振動動態(tài)建模與測試研究.pdf

1、超精密加工是現(xiàn)代高端制造業(yè)技術(shù)的代表之一，其在電子信息技術(shù)、光學(xué)元件、精密制造裝備和國防科技都起著非常重要的作用。而空氣主軸是超精密加工機(jī)床中關(guān)鍵部件之一，其動態(tài)響應(yīng)直接影響著超精密機(jī)床的加工精度。因此開展空氣主軸振動的動力學(xué)、空氣主軸振動的測試、空氣主軸動態(tài)響應(yīng)對加工的影響等方面的研究具有重要意義。
　　本論文以超精密車床中空氣主軸為研究對象，建立空氣主軸轉(zhuǎn)子振動的動力學(xué)模型并仿真出動態(tài)響應(yīng)，測試空氣主軸轉(zhuǎn)子振動的位移信號，研究

2、空氣主軸的動態(tài)響應(yīng)對加工件表面質(zhì)量的影響。本次研究將主要完成以下幾個方面工作：
　　針對空氣主軸系統(tǒng)具有復(fù)雜系統(tǒng)的特點(diǎn)，將主軸簡化成質(zhì)量-彈簧-阻尼模型。基于牛頓第二定律和歐拉角動量定理，結(jié)合坐標(biāo)系的變換，建立空氣主軸轉(zhuǎn)子振動的五自由度牛頓歐拉動力學(xué)方程。利用Matlab軟件Simulink庫仿真主軸轉(zhuǎn)子的牛頓歐拉方程，分析空氣主軸在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下和外力激勵下轉(zhuǎn)子振動的位移信號。
　　以標(biāo)準(zhǔn)棒作為空氣主軸的測量對象，基于超精密軸

3、系測量法測量主軸振動，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分離法作為標(biāo)準(zhǔn)棒形狀誤差的分離方法。選用激光多普勒測振儀作為主軸振動的測量儀器，利用NI公司的數(shù)據(jù)采集卡及LabVIEW軟件，搭建起空氣主軸轉(zhuǎn)子振動的測量系統(tǒng)。
　　基于Matlab軟件實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的CEEMDAN算法，分離出標(biāo)準(zhǔn)棒的安裝偏心誤差，分析空氣主軸轉(zhuǎn)子振動的合位移信號，并利用最小二乘圓法評定主軸轉(zhuǎn)子振動位移。最后，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證空氣主軸振動動態(tài)模型的有效性。
　　為了探索空氣主軸