高速电主轴系统设计与动静态性能分析

发布时间：2017-04-14 23:13

  本文关键词：高速电主轴系统设计与动静态性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 高速加工是一种现代制造技术,它通过大幅度提高切削速度来提高生产率、加工精度、加工质量,从而降低成本。在现代制造技术中,高速切削技术已成为一个不可阻挡的发展潮流。高速机床是实现高速切削的首要条件,而高速电主轴是高速机床的核心部件。因而分析高速电主轴单元的动静态特性进行和优化结构设计,对提高高速机床性能有十分重要意义。 本文以高速、大功率的加工中心电主轴为研究目标,从提高主轴系统性能入手,对电主轴系统设计、静态分析、动态分析等几个方面进行研究。首先,基于对结构设计中关键性技术(如轴承选型、动平衡设计、几何精度设计、主轴单元结构参数静态估算等)的研究,完成了电主轴系统设计;分析了高速电主轴的结构特点,对设计电主轴两个重要参数(即跨距和转轴与电机的配合量)进行了分析和优化。其次,对电主轴进行静态有限元建模,经ANSYS计算,得出了电主轴的静刚度,同时分析了轴承预紧力对电主轴静刚度的影响;通过对角接触球轴承进行结构建模和力学特性分析,得出了轴承静刚度的简易计算方法,并研究了预紧力对陶瓷轴承接触角、刚度的影响。最后,对高速电主轴进行二维静态和三维动态有限元建模,经ANSYS计算,得出了电主轴的静刚度以及电主轴的模态和谐响应特性;研究了电主轴的固有频率、振型和临界转速;对高转速下,主轴在前端、后端、轴承所在的四个位置以及主轴转子中部位置所发生的最大动态位移进行了分析计算,从而验证了主轴结构设计的合理性。
【关键词】：高速加工 有限元分析 电主轴 动静态特性
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的意义10-11
• 1.2 高速电主轴技术及现状11-14
• 1.2.1 国内电主轴技术发展及现状11-12
• 1.2.2 国外电主轴技术发展及现状12-14
• 1.3 高速电主轴动静态特性研究概述14-15
• 1.4 课题的提出15-16
• 1.4.1 课题来源15
• 1.4.2 课题主要技术指标15
• 1.4.3 本课题主要内容及实现方法15-16
• 第二章 高速电主轴的系统设计16-30
• 2.1 高速电主轴动静态特性要求16-17
• 2.1.1 主轴静态特性要求16
• 2.1.2 主轴动态特性要求16-17
• 2.2 主轴系统设计17-22
• 2.2.1 主轴电机19-20
• 2.2.2 主轴轴承20-21
• 2.2.3 主轴轴承润滑系统21-22
• 2.2.4 冷却系统22
• 2.3 主轴主要参数设计22-30
• 2.3.1 高速电主轴跨距设计23-27
• 2.3.2 过盈配合量设计与分析27-30
• 第三章 高速电主轴静态特性分析30-43
• 3.1 轴承分析与刚度计算30-35
• 3.1.1 轴承受力分析31-34
• 3.1.2 轴承的刚度计算34-35
• 3.2 使用ANSYS建模35-39
• 3.2.1 ANSYS分析步骤35-36
• 3.2.2 构建几何模型36-37
• 3.2.3 选择单元类型及划分网格37-39
• 3.3 电主轴刚度计算39-41
• 3.3.1 典型工艺参数下电主轴所受切削力的计算39-40
• 3.3.2 电主轴静刚度计算40-41
• 3.4 轴承预紧力对主轴静刚度的影响41-43
• 第四章 高速电主轴动态特性分析43-56
• 4.1 电主轴的动力学分析43
• 4.2 电主轴的模态分析43-56
• 4.2.1 固有频率与振型44-49
• 4.2.2 临界转速的计算49-50
• 4.2.3 轴承预紧力对电主轴固有频率的影响50-51
• 4.2.4 高速电主轴的有限元谐响应分析51-56
• 第五章 结论56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 赵月娥;;高速电主轴动态特性的有限元分析与振动测试[J];机械制造;2012年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘宏琴;一种带有自动平衡头的电主轴结构设计与特性分析[D];中北大学;2010年

2 刘玉;高速机床主轴单元的动态特性分析及结构优化[D];青海大学;2012年

3 孔培培;基于公理设计的数控微磨床的结构设计与仿真[D];沈阳理工大学;2012年

4 李晓飞;零传动滚齿机滚刀主轴系统抗振性优化[D];重庆理工大学;2012年

  本文关键词：高速电主轴系统设计与动静态性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：307082