【工具機】Güdel線性操作軸上的結構振動分析

發佈日期 2024-02-28

如今,輕量化結構在搬運機械中的趨勢帶來了許多優勢(例如,更低的能耗、更快的移動),但由於這些結構剛度的降低,需要付出更多努力來控制結構振動。為了保證所需的定位精度,並深入瞭解機器內部運動和力之間的複雜耦合,Güdel 決定使用靈活的多體模擬工具 RecurDyn 擴展其開發流程。

第一步,使用盡可能少的參數對現有龍門系統進行建模。由此應用不同的簡化方法來降低計算量。RecurDyn 中使用的重要簡化方法之一是生成簡化的柔性介面體(Reduced Flexible Interfaces,RFI)。在 ANSYS 中執行模態分析之後,RecurDyn 能夠使用模態疊加法創建簡化的 RFI 體。

圖1:龍門系統簡化模型。腳座和小車被建模為簡化的柔性界面(RFI),
軸被建模為梁元素(beam elements) ,工具中心點被建模為剛體。
 

然後,此 RFI 體取代了原始的完整柔體,從而顯著降低了計算量。通過對梁元素進行建模來縮小軸的尺寸。Güdel 開發的大多數軸都由齒輪齒條驅動系統驅動。為了正確類比這種接觸,需要一個工具,該工具暗示這種接觸所暗示的力和運動之間的複雜耦合對梁的影響,反之亦然。RecurDyn 為此應用提供了一個非常有用的工具,稱為 Machine-Tool,它是整個模擬過程中的關鍵功能之一。

我們的目標是為 Güdel 開發的所有機器類型構建一個結構套件。使用此結構套件,可以輕鬆地類比所有 Güdel 元件的任意組合並預測系統行為。即使不建造昂貴的原型,也可以輕鬆實施和分析新想法。在快速發展的行業,例如製造業,這是保證成功創新過程和滿足所有客戶需求多樣性的必備條件。

早在售前階段,就清楚地展示了使用 RecurDyn 作為模擬工具的優勢。將龍門系統的實驗數據與建模結果獲得的知識結合起來,可以理解許多未知方面,從而實現改進。

圖2:致動力的特性。使用預定義的加速度設定點(紅色),
研究並比較不同的參數設置,並與實驗測量值(藍色)進行比較。
 
Güdel 集團是高精度機器部件製造商和複雜自動化解決方案供應商。該公司的產品範圍涵蓋線性導軌、齒輪架、齒輪、傳動系統、線性模組和龍門機器人。Güdel 在其開發過程中已經使用不同的模擬工具。然而,大多數類比旨在確定諸如穩定性或抗阻性之類的特性。然而,要獲得所需的定位精度,就需要更深入地理解由力和運動的複雜耦合引起的振動。因此,對所有模組進行建模是必不可少的。

 

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