数控雕刻机电主轴的模态试验分析

赵 民，郭伟伟，邓华波，肖 强

（沈阳建筑大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110168）

0 引言

数控雕刻机电主轴动态特性是指电主轴自身所固有的特性，如固有频率、主振型以及临界转速等。电主轴的动态特性直接表现为电主轴在工作时的振动和噪音水平[1]。由于雕刻机电主轴都是在高速旋转下工作，其动态特性直接影响了电主轴的使用寿命、切削效率和加工精度，所以对电主轴动态特性研究有助于识别出设计薄弱环节，对适时优化结构设计很有必要。而模态试验分析可以有效评价雕刻机电主轴设计是否满足动态特性要求。

1 模态分析理论

模态分析的理论是在机械阻抗与导纳的基础上发展起来的。实验模态分析与理论模态分析是互逆的过程，是通过对物理模型进行测试来获得系统的模态参数，它主要依赖于数据采集系统的性能和模态参数识别方法的好坏[2]。一般而言，它的结果更接近于真实的物理状态。

整个电主轴可以视为各点连续的多自由度系统，故其各点振动也是相互耦合的，为了便于对该结构作出动力学分析，首先将其离散化为n 个单自由度系统。模态分析实质是一种坐标变换，将系统在物理坐标系统中所描述的响应向量转换为模态的坐标系统。而在模态坐标系统内，每一个基向量恰好是振动系统的一个特征向量。所以响应向量可用各向量间的正交性来描述，各个坐标间是相互独立的[3]。

对于n 自由度的稳定线……