轴承预紧力和跨距对主轴动态特性的影响

基于ABAQUS采用有限元分析法分析了主轴动态特性,主要研究了轴承预紧力和支撑跨距对主轴动态特性的影响,在同时考虑轴向预紧和主轴自重对轴承刚度的影响的情况下,计算得到不同预紧力和过盈配合下组配轴承的径向刚度,拟合了固有频率随轴承预紧力和支撑跨距变化的经验公式。结果表明:轴承预紧力相比过盈量对组配轴承刚度的影响更为明显。主轴系统的固有频率随轴承预紧力的增加而增大,相同的刚度下,轴承支承跨距的增加系统固有频率随之增大。     

机床电主轴有限元建模与优化设计

根据几何参数和简化原则建立电主轴实体模型。采用滚动轴承拟静力学模型准确计算轴承刚度,建立主轴-轴承系统有限元模型,设计模态测试实验较好地验证了仿真结果。基于主轴有限元模型,以主轴转子外圆直径、内孔直径、悬伸量、支承跨距以及轴承配置形式为设计变量;以主轴转子一阶固有频率最大和质量最轻为优化目标;以主轴转子前端静变形、最大应力、主轴各段尺寸均在限定范围内为约束条件,对电主轴转子进行优化设计。将提出的优化方法应用于某磨齿机电主轴,优化后主轴一阶固有频率提高33%,质量减轻21%,实现了电主轴高刚性和轻质量优化目标,为电主轴数字化设计提供技术支持。     

基于有限元方法的主轴轴承跨距优化

通过建立包括轴承结合面在内的主轴系统的有限元模型，利用有限元方法分析了一台龙门式数控镗铣床主轴部件的静刚度，并通过静刚度实验验证了该模型的有效性。随后在Ansuys环境下利用APDL语言实现有限元模型的参数化，并讨论了该主轴轴承跨距的优化问题。     

基于ABAQUS的JKM8330数控机床砂轮主轴有限元分析

应用Python语言实现对ABAQUS的二次开发,建立了JKM8330数控机床砂轮主轴的三维模型,采用弹簧单元模拟轴承支承的弹性支承边界条件,建立了砂轮主轴的动力学有限元分析模型,研究其在不同边界条件下的模态特性。通过参数化讨论的研究方法,深入研究了主轴振型对高速数控磨床加工精度的影响,获得了不同弹性支承刚度对主轴模态频率的影响规律。研究结果为高速数控磨床的结构优化设计提供了理论依据。     

高效精密动静压主轴热动力学耦合特性分析

针对采用液体动静压轴承支承的高效精密磨床砂轮主轴工作状况,在砂轮主轴静动态特性分析中,考虑了轴承油膜温升的影响。建立了轴承-油膜流固耦合模型,得到随主轴转速和供油压力的变化而改变的轴承油膜温升和动态轴承支承刚度,然后对主轴系统分别进行静态和动态分析,得到轴承油膜温升影响下的主轴静挠度、动挠度和主轴系统的固有频率。结果表明,对于高效精密磨床,轴承油膜的热特性对砂轮主轴系统的静挠度和动挠度具有显著的影响。     

数控车床用高速电主轴的结构优化

通过对某车床用电主轴的支承特点进行分析,建立了其主轴—轴承系统的参数化有限元模型;应用ANSYS的优化设计功能,以提高电主轴的刚度为目标,取主轴的支撑跨距为设计参数,以第2阶固有频率为校核条件,对该型电主轴进行了优化,使该主轴的刚度和第2阶固有频率都有所提高。     

航空发动机双转子轴承试验机主轴动静态性能分析

根据航空发动机轴承试验机的技术指标研制了专用的航空发动机双转子轴承试验机,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对试验机主轴进行了动静态性能分析。将轴承支承刚度等效为弹簧刚度,得到了主轴的强度、静刚度、固有频率和振型;并对主轴临界转速进行理论计算,验证了有限元模型的正确性及主轴结构设计的合理性。     

高刚度数控车床主轴有限元分析

基于对具有硬质车削功能的高刚度数控车床的主轴相应的高精度、高刚度要求,在对主轴分析研究的基础上,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承,建立主轴的有限元模型,进行静、动态特性分析,并对固有频率随轴承支承刚度的变化关系进行了模拟研究。计算结果表明,采用该方法分析高刚度数控车床主轴单元可以得到满意的结果,为工程设计提供了一定的参考。     

基才有限元方法的电主轴支承跨距优化设计

通过对某铣削用电主轴的支承特点进行分析，建立了其轴承一主轴系统的参数化有限元模型，应用有限元分析软件ANSYS的优化设计功能，以提高电主轴的刚度为目标，取前后轴承的支撑跨距为设计参数，第一阶自振频率为校核条件，对该型电主轴进行了优化设计。结果表明，优化结果虽然使主轴的一阶自振频率略有降低，但却使主轴的刚度有了较大幅度的提高。     

高速电主轴结构的改进

对高速电主轴轴承的配置和预紧方式的选择进行了分析研究,并建立了高速电主轴轴承-主轴系统的参数化有限元模型,运用ANSYS有限元分析软件的优化设计功能,以提高主轴刚度为目标,通过指定参数作为设计变量、状态变量和目标函数来建立分析程序,并以设计变量为自变量,不断改变其数值,迭代计算直至目标函数值达到最小,迭代过程中,状态变量用于控制自变量取值。结果表明:主轴支承跨距优化后,刚度和一阶固有频率得到了一定程度的提高,从而为电主轴结构的改进提供了理论基础。