交叉滾柱導軌運動臺模態研究

張永凱，田 偉，王汝冬，方 斌

（中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 應用光學國家重點實驗室超精密光學工程研究中心，吉林 長春 130033）

交叉滾柱導軌運動臺模態研究

張永凱，田 偉，王汝冬，方 斌

（中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 應用光學國家重點實驗室超精密光學工程研究中心，吉林 長春 130033）

0 引言

模態分析中的低階模態對結構振動特性影響較大，當外界激勵頻率接近固有頻率，會引起共振、噪音甚至使結構破壞，嚴重影響設備的性能［1］，交叉滾柱導軌運動臺一般用于低速調整機構上［2］。因此，對交叉滾柱導軌運動臺進行模態分析，充分掌握其振動特性，對交叉滾珠導軌運動臺設計具有重要的指導意義［3-6］。

含有組合結構的動力學分析中存在非線性的接觸邊界而成為有限元分析中技術難點［7-10］，在工程應用中由于預緊的作用可以降低組合結構非線性，使其轉化為線性問題。研究在線性條件下交叉滾柱導軌與滾柱界面接觸條件，預緊力對其模態的影響。設計了一維交叉滾柱導軌運動臺，并進行了模態分析，同時利用模態測試驗證了仿真結果的有效性。

1 模態分析理論

根據振動理論，在材料線彈性、忽略阻尼和激勵條件下，振動方程為：

K為系統固有剛度矩陣；S為應力剛度矩陣；ωi為無阻尼固有頻率；M為質量矩陣；φi為振型。

含有組合結構的動力學分析中接觸界面的設置是影響分析結果的重要因素，ANSYS模態分析中提供兩種有效的接觸類型：固聯（bonded）和不分離（no separation）。……