机床结合部刚度和阻尼特性匹配设计方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51375379
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Machine tool structure is made of part components and their mutual connection joint surface. The surface is the weak link of machine tools, and it largely affects the machine tool performance. How to effectively use combined with damping characteristics of joint surface and reasonable distribute the stiffness of joint surface is the problem which is urgent need to resolve in the machine tool structure design. The project takes the typical bolt joint surface and rolling guide joint surface in CNC machine as examples, starts from the evolution mechanism of stiffness and damping in the joint surface, obtains a general foundation characteristic data of joint surface through experiment method , establishes physical properties model of evolution regularity of the joint surface stiffness and damping, and provides a theoretical basis for the rational matching design of joint surface stiffness and damping. Then it establishes the machine outline feature model considering the property of joint surface through boundary element method, finds out weak joint surface through the distributed calculation of elastic energy ,damping energy and inertial energy in machine tool, and realizes the reasonable distribution of the joint stiffness and damping based on the established joint stiffness damping characteristics evolution law, so as to explore a machine tool joint stiffness and damping characteristics in the whole system of the allocation mechanism, to achieve the goal to improve machine tool performance. This project provides a new method to solve rational design of machine joint surface in the documentation phase, has an important significance to improve the machine design, manufacturing and assembly process level.
机床结构是由零部件及其相互联接的结合面组成,结合面是机床中的薄弱环节,对机床整机性能影响非常大,如何有效利用结合面的阻尼特性、合理分配结合面刚度是目前机床结构设计中亟须解决的问题。本项目以数控机床中螺栓结合部和滚动导轨结合部为例,从基础结合面刚度和阻尼的形成与作用机理出发,通过实验获取具有通用性的结合面基础特性数据,建立全尺度结合部刚度和阻尼特性模型,从理论和实验角度研究结合部刚度与阻尼的演变规律。然后基于边界元法建立考虑结合部特性的机床整机动力学模型,从机床整机结构系统出发,通过整机系统弹性能、阻尼能和惯性能分布计算,识别薄弱结合部;基于所建立全尺度结合部刚度与阻尼特性模型,实现结合部刚度和阻尼的合理分配,提升机床整机性能。本项目从机床整机系统角度研究结合部刚度和阻尼特性的分配机制,为解决图纸设计阶段机床结合部合理设计提供了方法,对提升高档数控机床的设计、制造及装配工艺水平具有重要意义。

结项摘要

以数控机床结构中应用较多、且对机床整机性能影响大的螺栓结合部和滚动导轨结合部为主要研究对象,从理论和实验方面探索了机床结合部刚度和阻尼特性的作用机理及其合理匹配设计方法。.首先,完善了结合面基础特性实验方法与装置,发明并开发了一种静态加载与动态激振分离的结合面法向静动态基础特性实验测试装置,创建了系统化的可进行不同配对工况条件下的结合面静、动态基础特性数据实验测试系统,实现了结合部特性解析中对结合面基础特性数据的全面提供;建立了基于结合面基础特性数据的平面结合面特性的各向同性虚拟材料表征模型,实现了平面结合面接触特性的快速求解。.其次,建立了考虑螺栓头结合面、螺纹结合面、螺栓及法兰结合面的螺栓结合部特性解析模型,开发了相应的解析程序及其实验验证系统,揭示了螺栓预紧力、法兰厚度、螺栓规格之间的耦合关系,提出了单元螺栓结合部的四点和六点等效模型,为整机有限元分析中螺栓结合部建模提供了一种简化解决方案,解决了目前机床整机有限元解析中螺栓结合部精确计算与计算规模大的矛盾。.发明并开发了滚珠与滚道结合面接触特性测试实验装置及滚动导轨副全刚度实验测试方法与装置,建立了滚动导轨结合部全刚度解析模型,形成了从滚动体与滚道接触特性到滚动导轨副特性解析与实验测试的系统化方法与装置,不仅可以为机床整机特性预测分析提供滚动导轨结合部特性数据,而且可以为开展新型滚动导轨副主动设计与分析提供方法与实验设备;发明了一种自带油膜阻尼器的新型滚动导轨副结构,从往复振动特性出发推导了油膜切向和法向阻尼表达公式,发明并开发了油膜阻尼实验测试方法与装置,为该新型滚动导轨副的进一步开发奠定了理论基础; 建立了滚动导轨结合部刚度等效计算方法,解决了机床整机性能有限元分析中滚动导轨结合部建模复杂性与计算精度之间的矛盾。相关成果对工作母机整机特性分析、陀螺仪减振、新型滚滑复合导轨开发及滚动导轨设计与工艺分析具有广阔的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(6)
惯导减振系统灵敏度分析及参数优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    机械强度
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王平;张广鹏;尉飞;吕斌;梁志超
  • 通讯作者:
    梁志超
基于加速度传递函数的结合面参数识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    机械强度
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李院生;张广鹏;王佳丽;尹明夏
  • 通讯作者:
    尹明夏
直圆型柔性微动回转机构设计及性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    机械强度
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨满枝;黄玉美;张广鹏;任利娟
  • 通讯作者:
    任利娟
精密宏微驱动技术的发展研究
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2017.07.039
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨满芝;张传伟;黄玉美;张广鹏;冯斌
  • 通讯作者:
    冯斌
轻量化惯导系统振动响应分析与减振器优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王平;张广鹏;尉飞;张延顺;解芳芳
  • 通讯作者:
    解芳芳

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其他文献

基于双参数模型的弹性地基薄板自由振动边界元解析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械强度
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹天下;张广鹏;刘军海;方英武;黄玉美
  • 通讯作者:
    黄玉美
基于RS/GIS的塔里木河流域1990~2010年生态环境变化特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土壤通报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杜清;徐海量;张沛;张鹏;凌红波;赵新风;张广鹏
  • 通讯作者:
    张广鹏
纳秒脉冲激光辐照铝靶碎片动态响应仿真研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    激光技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张萌;方英武;张广鹏
  • 通讯作者:
    张广鹏
面向零件群加工的可重构制造工艺设计方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农业机械学报/Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡绪东;张广鹏;张新原;彭立立
  • 通讯作者:
    彭立立
基于多模态人脸与人耳融合的身份识别与认证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    高技术通讯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张广鹏;王蕴红;张兆翔
  • 通讯作者:
    张兆翔

其他文献

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视听信息融合的砂带抛磨材料去除率非接触感知测量新方法
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    面上项目
可重构机床总体结构创成设计理论与方法研究
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    2008
  • 资助金额:
    36.0 万元
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    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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