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滚珠丝杠副作为各类机械传动系统的核心部件,其振动和噪声水平都是最为重要的性能指标。无论是滚珠丝杠副的振动与噪声理论研究,还是其减振降噪措施的实际检验,都需要一套完善的测试系统。 本文根据国家数控装备重大专项子课题“高速高精滚动功能部件的噪声与振动研究”的任务要求,设计了一个高速滚珠丝杠副振动与噪声测试平台,并分析了其定位精度与模态特性,为振动、噪声机理和减振降噪措施等方面的进一步研究打下了基础。 本文主要研究内容如下: (1)确定测试平台的相关技术要求,提出总体设计方案,完成了进给系统相关零部件的选型与校核,并设计了其控制系统和测量系统,给出了滚珠丝杠副的振动与噪声测试方案。 (2)利用ABAQUS分析了工作台在极限运行状态下的应力与位移情况,并据此选择铝合金作为工作台材料。基于ANSYS的拓扑优化技术,提出了工作台的结构优化方案,达到了减重的目的,使测试平台可满足小轴径滚珠丝杠副的测试需求。 (3)计算了进给系统轴向刚度和扭转刚度所导致的失动量与定位误差。利用ABAQUS有限元热分析,研究了冷却液流量和安装方式对丝杠热变形的影响,为振动控制算法的研究提供了依据。 (4)利用基于锤击法的模态实验,对南京工艺装备制造有限公司现有滚珠丝杠副试验台进给系统的模态特性进行了研究,得到了系统的一阶弯曲振动和一阶轴向振动固有频率与振型,并与有限元模态分析结果相对比,验证了有限元模型的正确性。 (5)在ABAQUS中建立了本文所设计的滚珠丝杠副测试平台进给系统模型,通过有限元仿真分析研究了工作台配重对进给系统模态特性的影响,为配重情况下的滚珠丝杠副测试提供了指导。