[发明专利]一种伺服机构动特性分析方法

权利要求书

1.一种伺服机构动特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

第1步，通过分级模态试验识别所述伺服机构动特性敏感刚度；

第2步，基于分级模态试验测量结果分别对所述伺服机构的有限元模型修正；

第3步，通过地面冲击试验，获取测点位置处冲击试验测量数据，进而将其进行FFT分析获得冲击动响应；

第4步，采用第2步修正后的有限元模型进行所述冲击试验下所述伺服机构动特性分析，同时与第3步中的冲击动响应进行对比，进一步修正所述有限元模型；

第5步，采用第4步修正后的有限元模型进行低频冲击环境下所述伺服机构动特性分析。

2.如权利要求1所述的一种伺服机构动特性分析方法，其特征在于，第1步具体包括：

所述伺服机构包括丝杠，所述丝杠的支撑部件包括角滑动轴承、滑动轴承、上部齿轮；所述分级模态试验包括三个：

第一模态试验，仅考虑丝杠由角滑动轴承支撑；

第二模态试验，仅考虑丝杠由角滑动轴承和滑动轴承支撑；

第三模态试验，丝杠由上部齿轮、角滑动轴承、滑动轴承共同支撑，该第三模态试验为丝杠实际支撑工作状态。

3.如权利要求2所述的一种伺服机构动特性分析方法，其特征在于，第2步具体包括：

通过计算得出所述伺服机构的有限元模型，基于分级模态试验测量结果分别对所述伺服机构的有限元模型修正，调整所述有限元模型中的敏感刚度，使计算结果与试验测量结果达到一致。

4.如权利要求3所述的一种伺服机构动特性分析方法，其特征在于，所述第2步具体实施：首先，针对第一模态试验的测量结果对有限元模型进行修正，其旨在识别角滑动轴承刚度；进一步，针对第二模态试验的测量结果进行有限元模型修正，其旨在识别滑动轴承刚度；更进一步，针对第三模态试验的测量结果进行有限元模型修正，其旨在识别上部齿轮刚度。

5.如权利要求4所述的一种伺服机构动特性分析方法，其特征在于，第3步具体包括：进行地面冲击试验，在关注区域布置测点，获取测点位置处冲击试验测量数据，试验之前在所述伺服机构上布置控制测点，保证输入的冲击信号处于冲击谱曲线规定范围内，将测点位置处的冲击试验测量数据进行FFT分析，最终得到冲击动响应。

6.如权利要求5所述的一种伺服机构动特性分析方法，其特征在于，通过分析所述伺服机构冲击动响应主要频率分布在196Hz-283Hz的频率范围内，说明所述伺服机构在该频率范围内存在固有模态。

7.如权利要求6所述的一种伺服机构动特性分析方法，其特征在于，第4步具体包括：将地面冲击试验信号作为输入，采用第2步中修正后的有限元模型进行计算，计算方法采用模态叠加法，后基于所述FFT分析的所述冲击动响应对有限元模型进行进一步修正。

8.如权利要求7所述的一种伺服机构动特性分析方法，其特征在于，所述模态叠加法是建立在模态的正交性及展开定理基础上的一种求解动力响应的近似方法；描述伺服结构振动的基本方程为：

方程(1)中：[M]为质量矩阵，[C]为阻尼矩阵，[K]为刚度矩阵，{u}为伺服机构位移向量，为伺服机构的实际速度，为伺服机构广义加速度向量，{p(t)}为激振力向量；

方程(1)是非解耦方程，需要通过坐标变换的方法，将其变成解耦的方程；

方程(1)解耦之后得到方程(2)：

方程(2)中，[M_r]为模态质量，[C_r]为模态阻尼，[K_r]为模态刚度，{η}为模态坐标，为速度坐标，为加速度坐标，r为模态阶次，N为总的模态阶数；

通过求解方程(2)表示的N个独立模态下的动力学方程，就可得到模态坐标下的各阶模态坐标向量{η_r(t)}，进一步的，将其代入式{u}＝[Φ]^T{η(t)}，便可得伺服机构在物理坐标系下的位移响应{u}，进而可求得伺服机构的内力响应、应力响应。