考虑运动接触界面的双驱动进料系统的动态建模与非线性振动分析

《IEEE Access》：Dynamic Modeling and Nonlinear Vibration Analysis of Dual-Drive Feed System Considering the Moving Contact Interfaces

　　

摘要：

双驱动进给系统因其高精度、刚性和运行稳定性而被广泛应用于高端数控机床中。在加工过程中抑制振动对于保持进给精度和表面质量至关重要；然而，多个移动接触界面的存在会导致由相对运动、摩擦效应和弹性恢复力引起的显著非线性。本研究采用赫兹接触理论对双驱动进给系统中的主要移动界面进行建模，并推导出载荷和预载荷依赖的耦合刚度特性。然后利用Craig-Bampton组件模态综合方法建立系统级动态模型，将移动界面的非线性恢复力纳入其中。通过谐波平衡方法（HBM）在频域内求解稳态非线性振动响应，从而能够系统地研究在不同预载荷、外部载荷和工作台位移下的非线性振动行为。进行频率扫描实验以验证所提出的建模和求解框架。该方法为理解非线性振动机制以及改进双驱动进给系统的高精度同步控制提供了理论基础。