王延忠，孙红梅，2

(1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191;2.西安航空动力股份有限公司，西安 710021)

相似实验方法对机床立柱动力学的研究*

王延忠1，孙红梅1，2

(1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191;2.西安航空动力股份有限公司，西安 710021)

以立式加工中心立柱动力学性能为研究对象，采用相似模型的实验方法，以立柱具有的物理现象为研究内容，推导立柱相似模型遵守的相似法则，确定相似模型研究的各物理量的相似比，完成相似模型的结构设计，进行原模型的模态性能预测，实验结果显示误差小于10%的有70%，误差小于5%的有50%。结果表明大型复杂设备在设计阶段采用相似模型设计方法是经济可行的。

相似模型;相似法则;相似比

0 引言

相似模型是将某种物理现象的长度、时间、力、速度等缩小或扩大来进行实验的装置，在用相似模型进行的实验，必须能够再现原来的现象的本质［1］。例如航空航天使用的风洞试验台，它可以模拟高空中飞行器的工况，检测飞行器的各项性能。结构模型是按缩尺(和足尺结构相比较)建成的任何结构构件或其组合体，且在整理分析模型试验结果时，必须使用相似定律［2］。在以往的相似模型设计中，一般将设计对象作为一个整体处理，通过对相似模型的动力学实验，验证立柱的有限元分析结果。

1 机床立柱动力学的物理法则及相似代表值表达式

(1)牛顿惯性力:

(2)虎克弹性力:

(3)材料的内部摩擦定律:

以上公式显示，系统研究的物理量有力、质量、加速度、密度，长度、时间、弹性模量、应变、阻尼和应变。……