加工中心模态分析
模态分析可以确定一个结构的固有频率和振型，结构的固有频率和振型是动力学分 析的起点。固有频率和振型是振动系统的物理属性，在对一个振动系统进行分析时，首 先任务就是求得其固有频率并得出相对应的振型，模态分析即是用来确定这两项内容。
机床床身与垫铁采用螺栓联接跟地面向连，所以边界条件的模拟参照固定结合面定 义。在“大地”上地脚螺栓等效结合点处建立节点，与床身上对应的节点联接组成弹簧 阻尼单元。根据机床零件之间实际接触和受载情况选择零件之间相接触部分基础特性参 数，计算得到的sgm50a固定结合面参数见表2.2。
表2.2 sgm50a固定结合面动态特性参数
部件1
部件2
法向刚度 (n/m)
切向刚度 (n/m)
法向阻尼 (n-s/m)
切向阻尼 (n*s/m)
立柱、立滑板、：1:作台
电机座
1.07xl09
6.34xl08
9.34xl02
3.20m03
立柱、立滑板、1:作台
轴承座
8.61 xlo9
5.10x10*
7.58xi02
2.57xl03
立柱、立滑板、x作台
螺母座
1.30xl09
7.70xl08
1.15xl02
3.88xl03
立滑板、主轴箱、工作台
滑块
2.30xl 09
6.5xl08
i.35xl02
4.35xl03
立柱、立滑板、床汾
导轨
4.36x1 09
3.65x10®
7.58xl02
2.57xl03
立柱
床身
7.30xl09
8.30xl08
6.56xl02
7.63xlo3
床身
大地
9.8*109
8.70x10s
2.35xl02
4.35xl03
sgm50a中轴承内圈与外圈之间、丝杆与螺母之间和滑块与导轨的滚动结合面参数 是由厂家提供，见表2.3。
表2.3 sgm50a滚动结合面动态特性参数
部件1
部件2
法向刚度 (n/m)
切向刚度 (n/m)
法向阻尼 (n.s/m)
切向阻尼 (n.s/m)
轴承内h
轴承外圈
5.36x10®
5.65x10s
7.78x102
2.87x103
滚珠丝杠
螺母
6.30xl08
7.30x10s
7.56xi02
6.63 x103
滚动导轨
滑块
8.6x108
5.60x108
3.35xl02
5.35x103
将以上各结合面特性参数代入整机有限元模型中，并采用blocklanczos法对 sgm50a卧式加工中心进行模态计算。表3.3为整机前30阶模态固有频率，第1、2 阶为丝杠的自身膨胀，动态分析时不予考虑，整机前3?12阶振型描述见表2.4,模态 云图如图2.5所示。
表2.4sgm50a整机前30阶频率（单位：hz)
阶次
3
4
5
6
7
8
9
频率
44.9
47.9
75.9
109.1
121.4
141.1
156.8
阶次
10
11
12
13
14
15
16
频率
161.3
167.2
187.6
207.8
210.9
228.8
229.6
阶次
17
18
19
20
21
22
23
频率
232.7
243.3
247.1
256.6
259.9
262.1
264.7
阶次
24
25
26
27
28
29
30
频率
276.5
278.1
279.9
285.6
291.2
296.4
323.6
表2.5sgm50a整机模态振型描述
阶次 振型描述
3
立柱及立滑板上半部分摆动
4
立柱沿对角线振动
5
立柱两侧异向振动，主轴箱立滑板沿x向振动
6
主轴箝，立滑板沿z向振动
7
立柱沿中间面扭振
8
工作台沿z向平动
9
主轴箱，立滑板中部沿z向扭振
10
立滑板左右摆动
11
主轴箱前后振动
12
主轴箱沿中间面扭振
本文采摘自“sgm50a卧式加工中心动态特性分析及关键部件的优化”，因为编辑困难导致有些函数、表格、图片、内容无法显示，有需要者可以在网络中查找相关文章！本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！
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表2.2 sgm50a固定结合面动态特性参数
部件1
部件2
法向刚度 (n/m)
切向刚度 (n/m)
法向阻尼 (n-s/m)
切向阻尼 (n*s/m)
立柱、立滑板、：1:作台
电机座
1.07xl09
6.34xl08
9.34xl02
3.20m03
立柱、立滑板、1:作台
轴承座
8.61 xlo9
5.10x10*
7.58xi02
2.57xl03
立柱、立滑板、x作台
螺母座
1.30xl09
7.70xl08
1.15xl02
3.88xl03
立滑板、主轴箱、工作台
滑块
2.30xl 09
6.5xl08
i.35xl02
4.35xl03
立柱、立滑板、床汾
导轨
4.36x1 09
3.65x10®
7.58xl02
2.57xl03
立柱
床身
7.30xl09
8.30xl08
6.56xl02
7.63xlo3
床身
大地
9.8*109
8.70x10s
2.35xl02
4.35xl03
sgm50a中轴承内圈与外圈之间、丝杆与螺母之间和滑块与导轨的滚动结合面参数 是由厂家提供，见表2.3。
表2.3 sgm50a滚动结合面动态特性参数
部件1
部件2
法向刚度 (n/m)
切向刚度 (n/m)
法向阻尼 (n.s/m)
切向阻尼 (n.s/m)
轴承内h
轴承外圈
5.36x10®
5.65x10s
7.78x102
2.87x103
滚珠丝杠
螺母
6.30xl08
7.30x10s
7.56xi02
6.63 x103
滚动导轨
滑块
8.6x108
5.60x108
3.35xl02
5.35x103
将以上各结合面特性参数代入整机有限元模型中，并采用blocklanczos法对 sgm50a卧式加工中心进行模态计算。表3.3为整机前30阶模态固有频率，第1、2 阶为丝杠的自身膨胀，动态分析时不予考虑，整机前3?12阶振型描述见表2.4,模态 云图如图2.5所示。
表2.4sgm50a整机前30阶频率（单位：hz)
阶次
3
4
5
6
7
8
9
频率
44.9
47.9
75.9
109.1
121.4
141.1
156.8
阶次
10
11
12
13
14
15
16
频率
161.3
167.2
187.6
207.8
210.9
228.8
229.6
阶次
17
18
19
20
21
22
23
频率
232.7
243.3
247.1
256.6
259.9
262.1
264.7
阶次
24
25
26
27
28
29
30
频率
276.5
278.1
279.9
285.6
291.2
296.4
323.6
表2.5sgm50a整机模态振型描述
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3
立柱及立滑板上半部分摆动
4
立柱沿对角线振动
5
立柱两侧异向振动，主轴箱立滑板沿x向振动
6
主轴箝，立滑板沿z向振动
7
立柱沿中间面扭振
8
工作台沿z向平动
9
主轴箱，立滑板中部沿z向扭振
10
立滑板左右摆动
11
主轴箱前后振动
12
主轴箱沿中间面扭振
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