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第1章 绪论 1

1.1高速加工中心概述 1

1.1.1高速加工中心的组成及性能 1

1.1.2高速加工中心的设计流程及要求 6

1.2高速加工中心结构动态优化设计 11

1.2.1动态优化设计的概念及应用 11

1.2.2动态优化设计的主要内容及方法 14

1.2.3动态优化设计的主要步骤 17

1.2.4动态优化设计的常用工具软件 20

参考文献 24

第2章 机床动态特性测试及分析 26

2.1概述 26

2.1.1机床基本动态特性 26

2.1.2动态特性试验内容 28

2.2模态分析理论 29

2.2.1模态分析基本理论 30

2.2.2多自由度系统模态分析 32

2.2.3模态分析的工程应用 35

2.3模态分析试验 35

2.3.1模态分析试验方法 35

2.3.2模态分析试验过程 36

2.3.3试验数据采集及信号分析处理 39

2.4机床振型试验 41

2.4.1试验装置和分析系统 41

2.4.2试验准备 41

2.4.3整机振型测试实验 44

2.5机床结构动刚度试验 47

2.5.1机床结构刚度 47

2.5.2机床动刚度试验方法 49

2.5.3机床结构综合动刚度实验 49

参考文献 50

第3章 数字化几何功能样机 51

3.1概述 51

3.1.1数字化几何样机的概念 51

3.1.2数字化几何样机建模环境 52

3.1.3数字化几何样机性能分析内容及过程 52

3.2数字化几何样机建模 54

3.2.1加工中心零件建模 54

3.2.2数字化装配 62

3.2.3机构运动学建模 68

3.3加工过程几何仿真 72

3.3.1加工过程仿真内涵 72

3.3.2加工过程仿真建模 73

3.3.3加工过程仿真应用 74

参考文献 81

第4章 数字化系统性能样机 82

4.1概述 82

4.1.1加工中心的系统特征 82

4.1.2加工中心的系统性能建模方法 85

4.2加工中心进给系统动态性能建模及分析 89

4.2.1进给系统的组成及性能要求 89

4.2.2进给系统子系统建模分析 91

4.2.3进给系统多学科领域物理系统建模 111

4.3加工中心电主轴动态性能建模及分析 123

4.3.1电主轴单元建模领域划分 123

4.3.2电主轴单元子系统建模分析 124

4.3.3电主轴单元多学科领域物理系统建模 128

参考文献 130

第5章 数字化机构性能样机 132

5.1概述 132

5.1.1机床系统中常见的机构动力学问题 132

5.1.2计算多体动力学建模及仿真 133

5.2机床多刚体建模及仿真 135

5.2.1机床多刚体运动学建模 135

5.2.2运动系统相关因素处理 138

5.2.3机床多刚体动力学建模 145

5.3机床多柔体建模及仿真 152

5.3.1刚柔混合建模的原理 152

5.3.2刚柔混合模型的构建 154

5.4机床控制系统及机构联合仿真 156

5.4.1进给驱动系统仿真建模 157

5.4.2进给驱动系统仿真实例 160

5.4.3伺服参数的优化调整 164

参考文献 165

第6章 数字化结构性能样机 167

6.1概述 167

6.1.1机床结构性能分析内容 168

6.1.2机床结构性能分析流程 169

6.1.3机床结构动态设计过程 172

6.2机床结构结合部动力学参数识别及建模 174

6.2.1机床结构结合部及其动态特性 174

6.2.2结合部等效动力学参数识别方法 177

6.2.3结合部等效动力学模型 184

6.3机床电主轴单元结构动态性能分析 188

6.3.1电主轴单元动态性能要求 188

6.3.2电主轴单元动态性能分析 190

6.3.3提高电主轴单元动态性能的措施 196

6.4机床结构动态性能分析 197

6.4.1机床结构动态性能要求 198

6.4.2机床结构性能计算模型 198

6.4.3机床结构固有特性计算分析 206

6.4.4机床结构刚度计算分析 209

参考文献 217

第7章 数字化结构热性能样机 219

7.1概述 219

7.1.1机床的热变形 219

7.1.2机床热变形的控制措施 221

7.2机床热特性的有限元分析 223

7.2.1机床温度问题建模 223

7.2.2温度场控制方程及边界条件 225

7.2.3结构热力学问题有限元分析过程 226

7.2.4结构热力学计算的几种方法 228

7.3电主轴的热特性分析 228

7.3.1电主轴单元的热载荷 229

7.3.2电主轴单元的边界条件 232

7.3.3电主轴单元稳态温度场计算与分析 236

参考文献 240

第8章 计算机辅助结构优化设计 242

8.1概述 242

8.1.1 计算机辅助结构优化设计的概念 242

8.1.2结构优化设计模型的构建 244

8.1.3常用优化设计求解方法 248

8.2加工中心结构优化设计方法 249

8.2.1结构尺寸优化设计方法 249

8.2.2结构拓扑优化设计方法 252

8.2.3结构多学科优化设计方法 260

8.3加工中心典型构件结构优化设计 266

8.3.1优化设计步骤 266

8.3.2立柱结构优化设计 267

8.3.3进给工作台结构优化设计 273

参考文献 276