陶瓷球轴承电主轴的模态分析及其振动响应试验

目的 通过对某异型石材数控加工中心雕铣用陶瓷球轴承电主轴的动态特性的研究,验证电主轴结构设计的合理性.方法 直接在ANSYS中建立陶瓷球轴承-主轴系统三维有限元模型,采用Subspace模态提取法对其进行模态分析,计算主轴前6阶固有频率、振型和临界转速,并利用DZ-2振动测量仪对该主轴进行振动响应试验.结果,无论是ANSYS的模态分析法得出的固有频率还是振动响应试验得出的极限频率,主轴的最高工作转速都低于其一阶临界转速,能有效避开共振区.结论 对比振动响应试验结果与ANSYS仿真结果,该有限元分析模型的建立过程所做的简化处理是正确的,主轴的结构设计也是合理的.     

基于ANSYS的全陶瓷电主轴动态分析及振动性能测试

对设计的全陶瓷电主轴进行结构分析,在ANSYS中建立了其轴承-主轴转子系统三维有限元模型。采用Subspace法计算了前6阶固有频率和振型,计算出临界转速,然后通过Harmonic分析得到了主轴在不同激励下的动态响应,并对装配好的全陶瓷电主轴进行振动性能测试及其分析。ANSYS动态分析计算结果表明主轴设计工作转速远远低于其临界转速,能有效避开共振区;全陶瓷电主轴振动性能测试结果表明在设计范围内电主轴振动平稳,设计符合要求。     

高速电主轴热结构耦合特性的有限元分析

分析了电主轴的各种热源及其发热量,建立了基于热一结构耦合的电主轴有限元分析模型,计算出电主轴复杂的热边界各种状况下的对流换热系数,利用有限元分析软件ANSYS对电主轴的温度场及其主轴的热变形进行仿真分析并进行实验验证.针对设计实例,提出了改善电主轴热态特性的措施,对改进后的电主轴进行有限元分析表明改进措施具有良好效果.     

铣车复合电主轴静动态特性的有限元分析

以某铣车复合加工中心的高速电主轴为研究对象,采用弹簧-阻尼单元模拟主轴支承,建立了主轴-轴承系统的三维有限元模型.在ANSYS分析软件中对主轴部件进行了静力学、模态以及谐响应分析,为国产电主轴的优化和再制造奠定基础.     

高速电主轴热特性建模与冷却系统参数优化方法研究

电主轴热变形是影响加工精度的主要因素之一，而热变形主要由电主轴温升引起，其中冷却系统是影响电主轴温升的关键因素。为了优化冷却系统关键技术参数，以某型号高速电主轴为例，建立了考虑主轴不同旋转面换热系数的热特性模型，提高了温度场和热误差的仿真精度，并进行了主轴不同转速的温升与热误差实验，验证了仿真模型的正确性；基于所建立的电主轴热特性仿真模型，利用正交试验法进行了冷却系统参数优化，冷却参数优化后的仿真实验结果表明，电主轴最高温度降低了2.0℃，热变形减小了25.76μm，为电主轴冷却系统优化提供了理论参考。     

高速电主轴静刚度仿真与实验研究

主轴静刚度是评价电主轴静态特性的一项重要指标,对保证精密数控机床的加工精度至关重要。基于典型工况下切削力和角接触球轴承径向刚度计算公式,通过建立的主轴-轴承系统三维有限元模型,仿真获得了在指定工况下电主轴前端轴向变形量及主轴静刚度。在搭建的实验平台上对电主轴进行了静刚度实验。通过对比仿真结果和实验结果,间接验证了该有限元模型的有效性。基于可靠的有限元模型,进一步仿真获得了电主轴静刚度随前后端轴承预紧力的变化情况。     

高速电主轴热态特性仿真分析

在分析电主轴温度场理论的基础上,建立某高速磨床电主轴系统的有限元模型,计算了电主轴热特性分析的边界条件,利用有限元软件ANSYS Workbench分析其热态特性,得到了主轴系统的稳态温度场分布和热变形情况;同时分析计算了不同转速对主轴系统温升及热变形的影响.结果表明:主轴转速越高,相应主轴单元的温升变化及主轴热变形也越大.此分析为改善电主轴温度场分布及减小热变形提供了理论依据.     

基于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-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.     

高速电主轴的热态性能分析及实验研究

利用ANSYS对GDS4000Ⅱ型高速电主轴进行了热分析,研究了电主轴的稳态温度场分布和热变形的情况,并对该电主轴进行了热误差实验研究。通过仿真结果和实验结果的对比,验证了有限元分析的主轴热变形结果,可为改善电主轴的热态特性提供依据。     

冷却系统流量对主轴温度的影响研究

针对电主轴运转过程中流量设计对主轴温升、寿命影响的问题,对电主轴冷却系统流量对主轴温度的影响进行了仿真分析和测试研究.首先,基于实际的电主轴使用情况,将其工况划分为低转速小扭矩、空载最高转速、低速最大扭矩3种工况,并对不同工况下主轴各关键部件的发热量进行了计算;然后,建立了主轴整机的温度场有限元仿真模型,将最佳流量的分...