高速电主轴有限元建模及静动态特性分析

针对高速车铣加工中心,对其电主轴进行三维建模,通过有限元软件ANSYS Workbench对其刚度、固有频率和临界转速等进行静、动态特性分析,论证了其结构合理性的同时,也对电主轴施加2种不同的约束进行模态分析,证明了2种约束均适用于高速电主轴的模态分析。研究结果为高速电主轴系统以后进一步设计使用和分析优化,提供了2种不同的约束方法。     

钻削电主轴空气静压径向轴承润滑参数优化

采用有限元方法对钻削电主轴的空气静压径向轴承静特性进行数值仿真分析。首先对电主轴径向支承模型分析,并结合静压气体润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于此,借助于MATLAB工具平台,编写了气体静压径向轴承静特性数值分析程序,实现了静压气体径向轴承润滑参数的优化设计。通过该软件的计算仿真,以最大刚度为优化目标,最终得到了笔者正在开发的PCB钻削电主轴静压气体轴颈轴承的最优气膜间隙、节流孔直径及供气压力。     

基于球轴承刚度计算的电主轴结构分析与优化

电主轴的结构,动态特性对数控机床的加工效率和精度的影响很大。对角接触球轴承电主轴单元进行了静刚度分析,在有限元软件ANSYS中建立了电主轴球轴承-转子系统的参数化有限元模型,并以提高电主轴的静刚度为优化目标,对电主轴的支承跨距和电机的安装位置进行了优化分析及计算,并对优化前后的电主轴系统进行了模态分析,对比其前三阶频率及振型的变化,得出了相关结论。     

国产高速电主轴动静态特性分析

电主轴运转过程中的动力学性能是影响其主轴精度与稳定性的重要因素。基于有限元分析方法,以国产BT40电主轴为研究对象,利用有限元仿真软件对其电主轴进行动静态特性分析,得到其电主轴的前六阶固有频率以及临界转速。结果表明其电主轴的设计合理。     

电主轴动态特性分析及结构优化

以某高速数控车削中心的电主轴为研究对象,建立了电主轴的有限元模型。以等效弹簧单元来模拟轴承对电主轴的支承刚度,同时将电动机转子部分视为分布质量单元附加在电主轴的相应安装位置。对电主轴有限元模型进行了动态特性分析,获得了各阶固有频率及振型。通过LMS模态测试设备对电主轴进行模态测试,测试结果与有限元计算结果的误差在10%以内,验证了此有限元模型的正确性。最后,在有限元模型的基础上进行了轴承支承跨距的优化分析,提高了电主轴的固有频率。     

基于ANSYS的电主轴转子-轴承系统动静态性能分析

在电主轴的结构设计中,影响轴承转子系统的动静态特性的主要因素就是轴承位置的选择。通过应用有限元分析软件ANSYS,对洛轴某型号的磨削电主轴的转子—轴承系统进行二维和三维参数化建模并进行动静态特性分析,以主轴的静刚度和前4阶固有频率为目标参数,通过改变不同的轴承位置和内径的大小,得出了前后轴肩的距离以及孔径同目标参数之间的关系曲线,定量定性地分析了前后轴承的位置以及孔径对电主轴的动静态特性的影响,为以后小型电主轴的内部结构设计尤其是轴承位置设计提供了有力的依据。     

陶瓷-钢复合结构高速电主轴的研究

工程陶瓷具有弹性模量高、密度低、减振性能好等特点。为了提高高速电主轴的性能,采用热压Si3N4工程陶瓷与钢作为主轴材料设计了复合结构高速电主轴,并对其静动态性能进行了有限元分析,具体包括主轴组件的径向刚度分析、模态分析及谐响应分析。结果表明,陶瓷-钢复合结构电主轴比传统的钢质电主轴具有更加优良的静动态性能,静刚度、固有频率、临界转速都得到不同程度提高,更适合于轻载高速应用场合。     

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。     

基于ANSYS Workbench自动换料车床电主轴多目标优化设计

采用Solidworks软件建立了ADZ170-03型自动换料车床电主轴参数化有限元模型,在主轴静力学分析和模态分析的基础上,运用有限元软件ANSYS Workbench优化设计功能,以优化主轴的最大变形量和质量为目标,将电主轴跨距、悬伸量和电机转子安装位置作为设计变量,电主轴变形量和质量为响应,基于响应面法利用MOGA(多目标遗传)优化算法对电主轴结构进行优化.结果表明:自动换料车床电主轴的结构合理、且能满足其正常工作要求.优化前后结果对比发现,优化后的车床主轴径向位移由18.148μm减少至16.662μm,静刚度由192.86N/μm提高至210.06N/μm,一阶固有频率由604.39 Hz提高至610.29 Hz,车床主轴整体长度由621.34mm减少至605.94mm,从而使车床主轴生产成本得以控制.通过对自动换料车床电主轴优化设计,在提高主轴静动性能的前提下,减轻了电主轴质量,为自动换料车床电主轴的轻量化设计提供了理论参考.     

搅拌摩擦焊电主轴动态特性及灵敏度研究

为提高搅拌摩擦焊电主轴的设计水平,获得最佳的搅拌摩擦焊接质量,运用有限元理论和模态频率灵敏度理论对搅拌摩擦焊电主轴进行动态特性分析。将电主轴密度、泊松比、弹性模量、轴承刚度以及结构参数作为设计变量,电主轴模态频率作为响应,通过APDL语言建立搅拌摩擦焊电主轴的参数化有限元模型,利用半分析灵敏度方法,计算响应对各设计变量的灵敏度,并进一步对电主轴的动态特性进行优化。研究结果表明:该电主轴结构设计合理、满足要求。电主轴密度和弹性模量对其模态频率的影响较大,结构参数和轴承刚度对电主轴模态频率的影响取决于焊接质量所需的电主轴转速。通过对电主轴进行优化设计,在提高模态频率并保证焊接质量的前提下,减轻了电主轴质量。     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

盘丝极心偏对三爪自定心卡盘找标精度影响的分析

三爪自定心卡盘作为机床的主要附件,已有一百多年的发展历史,尽管目前随着数控技术的不断发展,越来越多地需求高速动力卡盘,但三爪自定心卡盘目前仍有一定的市场。 要保证卡盘可靠地夹紧工件,必须使其有可靠的夹持精度;要保持卡盘的精度,必须要严格控制各零部件公差及误差,如盘丝的极心偏。 　　极心偏是形成圆的渐开线的基圆圆心 (极心 )与盘丝内孔中心不同心所造成的偏差值。它对卡盘精度的影响分两种情况,一是卡爪夹持弧采用配磨,二是卡爪夹持弧采用单磨。本文主要探讨配磨时的影响。 　　卡爪夹持弧采用配磨,即每台卡盘整体…     

圆柱面素线的直线度公差带解析

详细分析了圆柱面素线的直线度公差带在新旧标准中定义和解释的区别，并从对圆柱面素线实际要素检测的角度，提出了推行新标准的实际意义。     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

广州地铁APM列车制动机理分析

根据广州市珠江新城旅客自动运输系统(APM)列车的运行特点,介绍APM列车制动系统的制动方式及其特点,分析APM列车动态制动和摩擦制动的工作机理及其区别和联系,阐明APM列车制动系统的电控制过程和气控制过程,从而为APM列车制动系统的维护和管理提供一定的依据.     

磨粉机快辊轴承座加工工艺设计

设计了磨粉机快辊轴承座的加工工艺和具体的工装夹具.利用卧式加工中心加工磨粉机快辊轴承座,辅以能够高效快速夹紧的夹具,既可以保证加工精度,又能够提高加工效率.     

活塞销孔加工工艺的改进

我公司于８０年代末引进Aspera公司年产８０万台冰箱（冷柜）压缩机生产线及软件技术，在压缩机加工中，活塞销孔（如图１所示）的加工是难点之一。用镗床加工，质量一直难以达到要求，废品率很高。后来我们将Aspera公司的加工工艺即精镗后滚光改为精镗后用金刚石铰刀粗、精铰孔，由此解决了这个技术难题。（１）原意大利Aspera公司工艺简述其工艺流程为：钻６．５通孔→扩孔至７＋０．１→粗镗７．４７３＋０．０３６、圆柱度０．０１→精镗至７．９３５＋０．００６、圆柱度０．００２→滚光７．９３８＋０．００６、圆柱度０…     

我校工业设计教育改革初探

针对目前市场对工业设计人才的需求,本文论述了我校在工业设计教育方面的改革措施,着重介绍了我校工业设计教育在软件和硬件方面所进行的一系列的改革。