高速机床主轴单元变形的计算

机床主轴单元的变形影响主轴的加工精度。主轴高速旋转时 ,轴承滚动体离心力陀螺力矩作用的结果使主轴的支承状态发生变化 ,主轴的变形特性不同于主轴静止状态。用有限差分法建立了主轴高速旋转状态下主轴的变形与载荷之间的关系及支承轴承载荷与变形之间的关系 ,采用牛顿 -拉费逊法对主轴单元载荷和变形的非线性方程组进行了求解 ,并分析了高速主轴单元旋转速度对其的影响。附图 3幅 ,参考文献 3篇     

高速机床主轴单元变形计算

机床主轴单元的变形影响主轴的加工精度。主轴高速旋转时,轴承滚动体离心力陀螺力矩作用的结果使主轴的支承状态发生变化,主轴的变形特性不同于主轴静止状态。用有限差分法建立了主轴高速旋转状态下主轴的变形与载荷之间的关系及支承轴承载荷与变形之间的关系,采用牛顿—拉费逊法对主轴单元载荷和变形的非线性方程组进行了求解,并分析了高速主轴单元旋转速度对其的影响。附图3幅,参考文献3篇。     

基于非线性弹簧的三排圆柱滚子组合转盘轴承静态承载能力模型

三排圆柱滚子组合转盘轴承数百对圆柱滚子/滚道非线性接触,其有限元模型复杂、计算量大,甚至不收敛。文中用非线性弹簧模拟圆柱滚子/滚道接触。首先用有限元的数值法获取单个圆柱滚子/滚道接触的载荷-变形曲线,即非线性弹簧特性曲线,并通过试验验证;然后基于非线性弹簧建立了三排圆柱滚子组合转盘轴承整体计算模型,分析了转盘轴承在外力作用下的内部接触载荷分布和整体变形情况,将最大接触载荷与理论计算结果进行对比。结果表明:用非线性弹簧代替圆柱滚子/滚道接触的有限元仿真模型能够准确地反映出转盘轴承的内部接触载荷分布以及整体变形情况,计算量大大减少,有效提高三排圆柱滚子组合转盘轴承设计、计算效率,具有重要的工程应用价值。     

兆瓦级风力发电机组主轴的强度分析

在风力发电机组运行过程中,主轴作为传动链系统重要的组成零部件之一,其设计合理与否直接关系到整机的可靠性。为了更合理模拟主轴的受力情况,使用GAP非线性接触单元模拟主轴承的传力方式,正确模拟主轴承的调心作用。通过建立主轴强度分析模型,使用有限元方法对主轴进行承受极限载荷时的静强度分析,之后结合载荷谱、S-N曲线及线性累积损伤理论对主轴进行疲劳寿命分析及优化。分析方法为风力发电机组主轴的设计及优化提供了一种可靠的依据。     

铁路轴承试验机主轴疲劳强度有限元分析

某型号铁路轴承试验机接连发生3根主轴断裂事故,为了分析主轴断裂原因,建立了主轴有限元分析模型,计算出了主轴静应力分布情况.在有限元静力学分析基础上,根据给定的载荷,用“轴不动、载荷旋转”来模拟实际的“轴旋转、载荷不变”情况,采用专业疲劳分析软件Fe- Safe计算了主轴的疲劳强度.计算结果表明,主轴疲劳强度安全系数小于...     

风力发电机主轴轴承载荷分布及接触应力分析

基于Stribeck计算方法,分析了风力发电机主轴轴承的接触变形和受力特点,求解得到轴承整体的载荷分布。对于滚子与滚道的非Hertz接触问题,运用有限元分析方法,使用Gap单元模拟轴承滚子,得到了轴承整体的接触应力分布。     

大型三排滚柱式转盘轴承的有限元计算分析

为提高三排滚柱式转盘轴承载荷分布的有限元计算效率,基于该装配体的结构特点,提出一种采用壳单元和非线性弹簧单元相结合的等效建模方法。利用弹簧单元替代滚子的载荷变形行为,并采用壳单元模拟滚子-滚道的接触面。该建模方法减小了非线性接触的计算量,以较低的计算规模有效地获取轴承的载荷分布。并通过静加载实验验证了有限元计算模型的有效性。根据有限元计算分析提供的最大载荷,对滚子-滚道进行接触分析,研究了不同间隙下滚子-滚道接触的应力分布。结果表明,随着间隙增大,滚子-滚道接触的边缘区域应力值增大,从而导致轴承疲劳寿命减小。     

主轴支承静不定结构的计算

在主轴的前支承上安装一对同型号的向心推力轴承时，是一种静不定结构。在计算主轴变形时，可以通过建立轴承径向反力相对作用位置与轴承相对载荷的关系曲线分段逼近的回归方程和主轴力矩平衡方程，联立求解出主轴前支承的径向反力及其作用位置，避免了采用多次试算的麻烦。     

双排四点接触球转盘轴承的有限元分析

针对转盘轴承在受载时不再遵循刚性套圈假设这一实际情况,利用有限元分析软件ANSYS建立了双排四点接触球转盘轴承的实体有限元模型。根据转盘轴承的实际工况设置了模型的边界条件,通过求解计算得到了转盘轴承内部的受力状况,并将本文的计算结果与基于刚性套圈假设数值计算结果进行了比较。结果表明:采用有限元方法得到的结果中有更多的钢球受载,且钢球与滚道之间的最大接触应力值有所降低。这归因于有限元方法将套圈看作是弹性体,在转盘轴承受到外部载荷作用时套圈将发生径向平面内的结构变形。有限元方法得到的结果更加符合转盘轴承的实际受力状况。     

数控机床轴承-主轴系统热态特性分析

通过有限元软件ANSYS,建立了某型号数控机床轴承-主轴系统分析模型,研究了热载荷和边界条件的计算方法,利用有限元理论计算出轴承-主轴系统的温度场分布情况,把主轴的温度场数据导入主轴的热伸长模型中,建立轴承-主轴热力耦合分析模型,理论计算主轴热伸长,最后搭建轴承-主轴热伸长测试试验台,验证轴承-主轴热伸长仿真计算的准确性,为研究轴承-主轴系统热态特性分析提供依据。     

龙门加工中心主轴系统热特性的有限元分析

基于热弹性力学与有限单元法,建立了一台国产新型龙门式加工中心主轴系统的有限元模型,计算了轴承发热量、热对流系数,进行了主轴温度场有限元分析,并采用“热-结构”耦合模型计算了主轴系统的热变形。计算和分析结果表明,在主轴转速为3000r/min时,主轴系统经过33min后达到热平衡状态,最高温升出现在前轴承内圈处。计算分析结果为后续加工中心主轴系统的优化提供了基础。     

安装螺栓对风电变桨轴承套圈结构变形的影响

风电变桨轴承的安装方式不同于传统轴承,在受载时,套圈存在结构变形。采用非线性弹簧替代球与沟道的接触,梁单元替代轮毂与变桨轴承以及叶片与变桨轴承之间的安装螺栓,建立有限元模型,计算轴承的载荷分布,并与传统计算方法对比,验证了有限元模型的正确性;同时讨论了螺栓预紧力及螺栓个数对变桨轴承套圈结构变形的影响。结果表明:套圈存在径向平面内的弯曲变形以及轴承截面的扭转变形,随预紧力降低,螺栓个数的减小,轴承套圈径向平面内的弯曲和截面扭转越来越显著。     

考虑轴承刚度耦合性和非线性的多支撑轴系有限元分析方法

针对多支撑轴系分析的难点,提出一种考虑轴承刚度耦合性和非线性的有限元计算方法。建立一种轴承单元,考虑了轴承刚度的耦合性和非线性及轴承预紧、滚子锥角等细节因素,推导得到了轴承单元刚度矩阵的解析表达式。采用考虑了剪切变形的欧拉梁单元建立轴模型,将轴与轴承模型进行组合得到系统计算模型,并采用NR法进行求解。通过算例验证,所提出的方法能够准确地计算出给定外载荷下多支撑轴系中各轴承各方向的载荷和系统的变形,且具有较高的计算效率,适用于多支撑轴系问题的分析计算。     

支承轴承对高速主轴系统特性的影响

结合轴系变形方程,对支承部位轴承与主轴的位移耦合以及对系统轴向力平衡条件进行了分析,提出用迭代法求解高速主轴系统刚度和临界转速的概念。计算结果表明,支承轴承的非线性对系统性能影响明显,当轴承预加轴向载荷增加时,轴承支承刚度增大,导致主轴系统刚度和临界转速随之增大。     

小型铣削中心主轴-轴承系统的热态特性分析

对主轴建模,计算出与主轴实际工作条件相适应的热边界条件:轴承发热量和传热系数,确定主轴的约束条件,用COSMOS有限元分析软件对小型铣削中心主轴-轴承系统的热态特性进行分析,得到主轴稳态温度场分布、瞬态温升和主轴热变形情况,为主轴的进一步优化设计提供理论依据.     

小型铣削中心主轴的静态特性与模态分析

用SolidWorks三维设计软件的COSMOSWorks有限元分析插件对小型铣削中心的主轴单元进行了静刚度分析和模态分析。在分析过程中，给出了与实际加工条件相适应的主轴约束和载荷，得出了主轴应力分布、变形、主轴刚度情况及5阶振动频率，为主轴的进一步设计计算提供了理论依据。     

铁路客车轴承系统的三维有限元静力分析

在轴承有限元分析中,引入三维间隙单元,来描述轴承内部的游隙变化和接触状态,通过对实际问题的计算分析,得到了轴承系统各部件的变形、应力和载荷分布。对于包括轴、轴承和轴箱,并同时承受径向和轴向载荷和三维多体接触非线性求解问题,作了一次较成功的尝试。附图5幅,表3个,参考文献4篇。     

薄壁四点接触球轴承接触问题有限元分析

基于Ansys有限元软件,提出薄壁四点接触球轴承的逐级梯度细化接触区域的单元网格划分方法。建立等截面薄壁四点接触球轴承1/2单个滚动体与套圈及整个轴承有限元模型。计算分析了网格单元尺寸对四点接触球轴承接触特性的计算精度影响,求解整个轴承有限元模型在静径向力下的载荷分布规律,获得了薄壁四点接触球轴承较为精确的椭圆接触区域形状和四点接触状态。研究表明:对于接触特性计算,网格划分单元尺寸近似于接触椭圆短半轴的50%时便可以得到较精确计算结果,对于薄壁四点接触球轴承,钢球与内、外圈滚道的接触应力、等效应力和接触变形与径向载荷呈非线性递增关系,接触应力大小和载荷分布的计算结果与赫兹接触理论计算值具有较好的一致性。计算结果较为精确的模拟了薄壁四点接触球轴承的接触特性和载荷分布规律。     

考虑支撑结构及螺栓连接的变桨轴承强度分析

针对MW级风电机组变桨轴承静强度与疲劳强度分析的问题,建立了考虑轴承支撑结构刚度及螺栓连接的"叶片-轴承-轮毂"整体等效有限元模型。变桨轴承等效模型中滚球与滚道接触采用非线性弹簧等效,弹簧刚度利用Herz理论进行计算,并将弹簧节点与滚道曲面采用刚性联接,模拟滚球与滚道的接触边界条件;轴承与叶片、轮毂的螺栓连接采用梁单元进行等效,两端分别与被联接零件刚性联接,模拟轮毂-轴承-叶片螺栓联接接触边界条件;模型中弹簧载荷即为滚球载荷,基于Herz接触理论将得到的滚球载荷转化为接触应力,并可以分析滚球接触角变化与套圈变形及应力。采用此模型并结合ISO标准可以在考虑支撑结构及螺栓连接的基础上有效地分析变桨轴承静强度及疲劳强度,并且减少大规模接触计算,提高了计算效率。     

CK6136车床主轴刚度研究

本论文利用有限元分析软件,建立了主轴部件三维实体单元有限元分析模型,建模中,正确分析了主轴的载荷、轴承的支承刚度以及主轴的约束条件,合理确定了单元类型及形态。对某厂CK6136型数控车床主轴部件进行了静、动态分析,为改进机床设计提供了可靠的量化依据。