机床在实际工作时，连接在主轴上的刀具相当于激励输入点，该激励响应作用在由 夹具固定在工作台上的工件上，所以分析时在机床主轴前端施加一对副值大小为1000N 的简谐力（相当于转矩），提取工作台上一点为响应输出点，分析机床250Hz内的谐响应特性，分析步长选择1000,阻尼比设置为0.05,利用模态叠加法Mode Superposition计 算 

2.4两方面结果综合分析

综合以丨:两方1⑴的分析结災，||丨得;丨丨以K •些从木结论：

C1)山丨t3.2 U)、阁 3.2 (h)和阳 3.2 U)叫7]•山，彳频特线/|;5(川 附近均介较火l'l%V;值，尤U:见X以和ZI(彳，对hV:.幣机笫4阶枚态，U:频半为47.9llz，

振型为立柱三个方向上的复合振动，其屮X向和Z向的振幅较大。

(2)        由图3.2 (a)和图3.2 (c)可看出，X向和Z向的幅频特性曲线75Hz附近时 有较大的幅值，对应整机第5阶模态，其频率为75.9Hz，振型为立柱两侧沿X向异向 振动，主轴箱立滑板沿Z向振动。

(3)        由图3.2 (b)和图3.2 (c)可看出，Y向和Z向的幅频特性曲线在150Hz附 近时有较大的幅值，尤其是Z向，对应整机第9阶模态，其频率为156.8Hz，振型为立 柱，主轴箱及立滑板中部沿Z向扭振，同时存在一定的上下振动。

(4)        山图3.2 (b)和图3.2 (c)可看出，Y向和Z向的幅频特性曲线在180?190Hz 范围内时有较大的幅值，对应整机第12阶模态，其频率为187.6Hz，振型为主轴箱沿中 间面扭振，其中在Z方向上的振动较为明显。

(5)        由图3.2 (c)可看出，Z方向的幅频特性曲线在210Hz附近有较大的幅值，对 应整机第13阶模态，其频率为207.8Hz，振型为立滑板及工作台的前后摆动。整机第 13阶模态振型如图2.7所示。

(6)            由上可知，机床在屮低转速时立柱的振动较为明显，由此推断立柱与床身结合面特 性参数对其有一定影响。立柱床身之间采用12个M24的螺栓连接，现将其有限元模型 中该部分的结合面特性参数改为用M28的螺栓连接计算所得数据，再次进行整机模态 分析，提取前20阶模态，其中前两阶为丝杠自身膨胀，第3~20阶频率如表2.6所示。

对比表可以看出，修改床身立柱结合面参数后的整机固有频率有所提高，且高阶频率提高的幅度比低阶大，证明了该推断是正确的。

中低阶时立柱的振动较为明显，由此也带动了立滑板和主轴箱的振动，第8阶为工 作台的振动，高阶则主要是立滑板和主轴箱的振动。高阶振型对应的刚度和阻尼值都较 大，而该机床的转速属于中低速范围实际情况中不会出现这样的情况，在研究整机动态 特性时不关心高阶频率和振型。之后的章节将对立柱和Z向进给系统进行进-•步的分析 和优化。

2.5本章小结

本章首先对SGM50A卧式加工中心的整体结构及特点进行了简单的介绍，建立了适 合有限元网格划分的三维CAD模型，接着阐述了一种固定结合面和两种滚动结合面在 有限元中的模拟方法，在HyperMesh中划分了网格并设置了单元类型和材料属性，采用 ANSYS中的用户自定义单元MARTIX27来模拟零件之间接触面的动力学特性，在此基 础上建立了 SGM50A整机有限元模型；然后参照固定结合面模拟边界条件，将结合面 特性数据代入整机有限元模型中进行计算，得到了各阶模态的频率和振型；再以主轴前 端为施力点工作台上一点为输出点，提取了主轴与工作台之间三个方向的相对位移幅频 曲线；最后联系两方面的分析结果得出床身和立柱之间的结合面对整机动态性能影响较 大，并指出机床的薄弱部件，为之后的优化指明方向。