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重型龙门数控机床在能源、船舶制造、航空航天、交通运输和军事工业等众多支柱产业中扮演着重要的角色,是国家装备制造能力的体现。重型机床横梁是其中一个关键的结构件,其力学特性影响机床的精度和动态性能。论文以承担国家高档数控机床重大科技专项课题为背景,对龙门机床横梁进行动力学特性分析,主要工作如下: 论文首先对横梁进行有限元建模。对横梁进行了自由模态分析,为了寻求有限元网格划分的合适大小,着重探索了不同网格大小对有限元分析结果的影响,并对比实验结果,分析结果与实验吻合较好,得到了一个合适的有限元网格划分尺寸大小,同时验证了有限元建模的正确性。在此基础上,对横梁实际工作状态进行分析,探索了溜板和滑枕在不同的工作位置,横梁溜板及滑枕整体的模态参数的变化规律。 其次,针对横梁与溜板之间的静压导轨结合面,分析了油膜特性,建立了结合面油膜刚度理论模型,得到了结合面油膜刚度与油膜厚度的关系曲线。在机床的启停过程中,刀尖点Z向会出现一定的冲击位置偏差。本文研究了横梁结构的启停特性,通过对横梁-溜板启停状态进行受力分析,推导了启停冲击下的动力学方程,并基于MATLAB/Simulink平台搭建了横梁-溜板启停冲击仿真模型,仿真得到刀尖点头量的动态变化规律,对比实验测试分析数据,验证了仿真模型的准确性。在仿真模型中,分析总结了初始油膜厚度、启停加速度、液压油动力粘度、滑枕的位置对刀尖点头量的影响规律。 论文的研究能为重型龙门机床设计人员提供一定的参考价值,对重型机床的自主研发和技术创新具有一定的理论与实际意义。