机械系统的动力学分析就是讨论载荷与系统运动的关系,本文研究的高速机床,两个直线方向的运动规律已知,需要确定驱动力。由于在动力学分析部分考虑了摩擦力的因素,因此,驱动力用来提供惯性力的抵抗摩擦阻力。驱动力的大小是惯性力和摩擦阻力的代数和。两种加速度下X向动力学仿真分析比较匀加速与变加速时,X方向上在t=00.15s的范围内加速度变化情况。变加速时的X向启动力匀加速与变加速时,X方向上在t=00.15s的范围内速度变化情况如-6、4-7所示。由上图可以看出:匀加速时,X向驱动力在t=0s和t=0.08s处存在突变;变加速时,X向驱动力在t=0s和t=0.08s处不存在突变。
由此可以看出:匀加速时,X方向的加速度和驱动力在运动部件静止的瞬间增加到12500m/s2和71575.5736N,静态瞬时冲击力很大,对机床结构和精度造成恶劣影响;变加速时,X方向的加速和驱动力均为零,并且在运动过程中加速度和驱动力逐渐增加,虽然变加速时的*大加速度和*大驱动力均比匀加速时的大,但是由于是在运动过程中达到的,所以对机床没有静态冲击,对机床的结构和精度不会造成恶劣影响。
两种加速度下Y向动力学仿真分析比较两种加速度下Y向动力学仿真分析比较与X向比较结果相类似,匀加速与变加速时,Y方向上的启动加速度。匀加速时的Y向启动和加速度3-6变加速度的Y向启动加速度匀加速与变加速时对应的Y向启动力。变加速时加速度没有突变,从而驱动力没有突变。又由于变加速时的静态冲击力较小,所以对机床的结构和精度造成的影响远比匀加速时要小,改善了机床性能。由于Y向的启动力会通过横梁上的滑块传递到X向的导轨上,所以使Y向启动力变化会影响到X向导轨的性能。
总结高速机床所需的高加速度造成了启动时需要很高的驱动力,而启动瞬间运动部件静止,所以有很高的静态冲击。通过采用正弦加速度,使运动部件的启动加速度变为零,进而大大降低了启动力,改善瞬时静态冲击对机床结构、寿命和精度造成的不良影响。


