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机床主轴-滚动轴承非光滑系统动态响应和分岔研究

龙新华  高尚晗  孟光  
【摘要】:本文通过对机床主轴-滚动轴承系统的研究,建立了一个基于Hertz接触力模型的6自由度系统动力学微分方程,探讨了在非平衡力作用下,具有负游隙的机床主轴-滚动轴承系统的非线性动态特性和稳定性。结果表明,由于游隙和变刚度的影响,随控制参数频数比的变化,系统将出现跳跃现象、倍周期分岔及拟周期响应等复杂的非线性现象。通过对比正、负游隙下的系统响应,可得到负游隙有助于提高机床主轴-滚动轴承系统稳定性的结论,该结论与其他学者实验所证明的轴承预紧有助于提高主轴-轴承系统的固有频率,进而提高系统稳定性的结论相吻合[18]。此外,为了更深入地探讨主轴系统这种具有接触非光滑因素的失稳机理和分岔的产生机制,对主轴系统从稳定到失稳的机制和途径进行了研究。研究结果表明如果轴承的内圈以很低的速度和滚子相接触,随控制参数频数比的变化,会产生擦边分岔。擦边分岔是导致系统响应从倍周期运动转迁为周期运动,从周期运动转迁为拟周期运动,从拟周期转迁到混沌的主要因素之一。

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