滚动支撑直线进给系统静动态特性测试系统设计(2)
4.2.2 测量和数据采集系统 34
4.2.3 信号分析系统 36
4.3 测试方案设计 36
4.3.1 激励点、测试点的布置 36
4.3.2 测试平台 37
结 论 39
致 谢 40
参 考 文 献 41
1 绪论
1.1 研究背景及课题来源
制造业是所有与制造有关的企业机构的总体，是国民经济的支柱产业，它一方面创造价值和物质财富，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。数控技术作为制造业现代化的重要基础，对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用，关系到一个国家的战略地位，直接影响到一个国家的经济发展和综合国力[1]。
我国是数控机床生产大国之一，但是我国的数控机床依然存在自主研发能力薄弱，专业化的配套体系尚未形成，功能部件发展滞后，产品自动化水平低，可靠性、精度保持性差等状况。高端数控机床国产化并没有实质性的突破，基本还是依赖进口，国家关于“十一五”装备制造业的政策也明显体现出对高档数控机床的倾斜，专门设置了高档数控机床这一重大专项。国务院总理温家宝2008年12月24日主持召开国务院常务会议，审议并原则通过了高档数控机床与基础制造装备科技重大专项设施方案。“高档数控机床与基础制造装备”是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020）年》确定的16个重大专项之一，《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》也把发展高档数控机床和机床制造装备作为16个重点之一。
本课题来源于“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“高档数控机床设计技术研究和数字化工具开发”项目。
1.2 进给系统静动态特性的研究现状
1.3 本文研究内容
机床进给系统是整个机床的重要组成部分，进给系统的精度影响到机床的加工精度，进给系统的动态特性关系到整个机床的冲击、振动、共振以及机器的使用性能，因此建立测试平台完成对进给系统静动特性的研究显得尤为重要。
试验测试平台主要包括伺服电机、轴承座、滚珠丝杠、工作台、加速度传感器、力锤、信号调理仪、数据采集器以及PC等。
滚珠丝杠是滚动支撑直线进给系统中传递运动的核心部件。本文以滚珠丝杠传动进给系统为实验对象，对目前国内外进给系统静动态特性的研究状况进行了简单介绍；利用三文造型软件Pro/e对测试系统的组成部件进行了设计、校核和建模；基于有限元分析方法，利用ANSYS软件对工作台、底座和滚珠丝杠进行了模态分析，并对滚珠丝杠做了静力分析，查看在轴向力作用下的屈曲变形；对进给系统动态特性测试系统进行设计，通过对激励方式的选择和激励点的布置，以及相关传感器的选型，完成对测试系统的整体建模。
2 滚动支承直线进给系统静动态特性测试试验台设计
2.1 试验台底座设计
试验台底座是整个测试系统的基础支撑件，用来放置导轨、工作台和测试装置等部件。为了满足高速、高精度的测试要求，底座必须具有良好的静、动刚度，有很好的抗振性。
底座通常为实心结构，考虑到加工条件和实验条件，合理设计底座截面形状及尺寸，采用合理布置的筋板结构可以在较小质量下获得较高的静刚度和适当的固有频率。在本次实验中，我们设计了图2.1所示筋板结构。
下一篇：气动吸附式爬壁机器人的结构设计