数控工作台的非线性动态特性

作     者：王林鸿 杜润生 吴波 杨叔子 

作者机构：华中科技大学武汉430074 南阳理工学院南阳473004 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2009年第20卷第13期

页      面：1513-1519页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划资助项目(2005CB724101) 

主　　题：数控工作台 非线性动态特性 软弹簧 硬弹簧 跳跃现象 自激振动 极限环 

摘      要：通过理论分析和试验验证,着重研究了非线性弹簧力和非线性摩擦力对数控工作台动态特性的作用。数控工作台受滚珠丝杠轴向力、横向力、扭矩、摩擦力和切削力等多种载荷的作用,滚珠丝杠各类刚度的大小与滚珠丝杠的支承方式密切相关;各类刚度随着工作台位移和运动方向的变化而变化,呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性等非线性规律;摩擦力变化规律服从Streibeck曲线。指出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用van der Pol方程描述,非线性弹簧力和非线性摩擦力的耦合作用可以用Lienard方程描述。软硬弹簧特性引起的跳跃现象和非线性摩擦力自激振动引起的爬行现象使系统响应的稳定区域复杂化;跳跃现象主要发生在激励频率与固有频率接近的情况下,而爬行现象主要发生在低速润滑条件不良的情况下。极限环的存在表明非线性因素是限制失稳状态无限发展的稳定因素。