基于ANSYS的主轴箱优化设计

以数控加工中心主轴箱为研究对象,利用SolidWorks建立三维模型,并用ANSYS分析主轴箱在最恶劣工况下的受力情况。对主轴箱进行模态分析,提取了前四阶固有频率及振型图。根据静动态特性分析结果,结合主轴箱几个关键尺寸对结构静刚度和重量的影响,进行了优化。对优化后的主轴箱进行了静动态特性有限元分析,主轴箱重量减少了39.8 kg,变形和应力也得到了降低,前四阶固有频率大幅提高。优化后的主轴箱静动态特性都得到了显著提高。     

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。     

车磨复合机床主轴系统模态分析

利用有限元分析软件ANSYS建立车磨复合机床主轴系统的三维有限元模型并进行模态分析,得到了前4阶固有频率及模态振型,同时提出改善机床动态特性的方法,为类似主轴系统的模态分析提供了参考。     

基于ANSYS陶瓷球轴承电主轴动力学仿真与实验研究

建立电主轴模型,并对模型进行单元划分,运用ANSYS软件对电主轴中的主轴进行了动力学仿真,建立了三维模型,计算了主轴前四阶的固有频率、临界转速及进行谐响应分析,随后进行主轴动态试验.结果表明ANSYS仿真结果和动态试验结果相差不大,证明了该有限元仿真模型的正确性,可为高速电主轴的设计提供有益参考.     

数控绕线机高速主轴单元的动力学分析

为了分析并提高数控绕线机高速主轴单元的动态性能,以转子动力学有限元理论为基础,以ANSYS有限元分析软件为平台,在考虑支撑刚度和轴系零件的情况下,对SKR-4DQ型全自动数控绕线机主轴单元进行了动力学分析,得出了在不同的支撑刚度下,其高速主轴单元的前3阶振型和固有频率;分析了不同的支撑刚度对主轴固有频率的影响.计算和实验结果表明,所设计的SKR-4DQ型全自动数控绕线机主轴单元能满足在额定转速15 000 r/min下为刚性转子的设计要求.     

基于NewSpilad的高速电主轴静动态特性分析与研究

文章通过NewSpilad软件对电主轴进行静态和模态分析,探究轴承预紧力和主轴悬伸量对主轴刚度及固有频率影响。结果表明：调整轴承的预紧力对主轴径向刚度影响很小,变化量在20%以下;轴向刚度影响较大,变化量在50%以上;对主轴的固有频率影响较小,最大变化量为24%;增加悬伸量对主轴轴向刚度影响较小,变化量在5%以下;对径向刚度影响较大,变化量在13%左右;一阶固有频率有提升趋势。并通过主轴静动态特性测试试验验证,对比发现有限元分析结果与实际测试结果误差在10%以下。该研究结果为主轴静动态特性分析提供理论基础,进一步提升了主轴设计开发能力。     

基于ANSYS的主轴箱体模态分析及拓扑优化

用SolidWorks软件建立主轴箱体的三维模型,利用有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析,得出主轴箱体的前六阶固有频率及振型,通过分析找出其动态特性的薄弱环节,以此为基础再对主轴箱进行以一阶固有频率最大化为目标的拓扑优化,得到改进方案。通过ANSYS分析验证,改进后的主轴箱体动态特性得到了显著提高。     

ANSYS在数控机床模态分析中的应用

建立了主轴的三维有限元模型,并利用大型有限元分析软件ANSYS,对主轴部件进行了模态分析,得出了主轴前五阶固有频率和振型,了解主轴部件的各阶振动模态的特点,对于研究主轴部件的动态特性是十分必要的,有利于机床主轴系统的整体设计及其制造。     

ANSYS在数控机床模态分析中的应用

建立了主轴的三维有限元模型，并利用大型有限元分析软件ANSYS，对主轴部件进行了模态分析，得出了主轴前五阶固有频率和振型，了解主轴部件的各阶振动模态的特点，对于研究主轴部件的动态特性是十分必要的，有利于机床主轴系统的整体设计及其制造。     

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。     

MM52160龙门导轨磨床立柱的拓扑优化

对MM52160龙门导轨磨床的立柱部分进行结构拓扑优化.建立立柱三维模型,对其进行静力学分析和模态分析.在原有模型不改变质量的情况下进行简化模型,结果表明：简化模型比原模型的最大静态位移减小了2.42 μm,第一阶固有频率提高了2.85％.对篱化模型进行拓扑优化,查看材料分布.对优化后的结构进行动静态刚度分析,分析结果表明：优化后的结构对比原模型后最大静态位移减小了0.81 μm,第一阶固有频率提高了3.72％,质量减少了15％.通过结构拓扑优化,优化后的结构动静态刚度提高了,质量减少了.     

基于ANSYS的加工中心电主轴静态性能分析

为了研究电主轴单元抵抗静态外载荷的能力及抗振性,以改善其在静态外载荷作用下的变形及自激振动,以高速卧式加工中心(THMS6340)的电主轴单元为研究对象,阐述了影响电主轴单元静态特性的主要设计参数,采用ANSYS有限元分析软件对电主轴单元进行了简化建模、静态性能分析,获得了电主轴单元的变形,并运用达朗伯原理得出其刚度,且经过分析比较、验证了该电主轴单元的刚度。这一电主轴单元的静态分析研究为其进一步的动态分析提供了必要的依据。     

陶瓷轴承电主轴主轴的振动模态分析

针对实验室高速精密磨床用陶瓷轴承电主轴,在有限元分析软件中建立了三维有限元模型,对主轴部件进行了模态分析,得出了主轴前五阶固有频率和振型,对刚性支承和弹性支承情况下主轴模态进行了对比分析,为下一步进行详细的陶瓷轴承电主轴动力学分析打下基础。     

数控平面磨床主轴动力耦合系统减振方法

将一类平面磨床主轴系统简化为耦合双弹性梁结构 ,用模态综合法建立其动力学模型。据此 ,考虑实际工况 ,设计主轴系统动力减振器。模拟仿真和试验结果表明 ,在系统加入动力减振器后 ,主轴末端振动幅值可得到有效减小。     

Simulation of dynamic properties of a spindle and tool system coupled with a machine tool frame

The cutting performance relates to the dynamic properties of the whole system of the tool, spindle, and machine tool frame. The impact of the machine frame properties on the dynamic properties at the tool end point is studied both experimentally and using a coupled simulation model. Coupled model of the whole mechanical system is created as a system joining the spindle detailed model and machine frame FE model. Shift in the spindle and tool system dynamic properties, related to the machine frame properties, is proved using the coupled model. Experimental verification of the FRF evaluated at the tool is extended also by cutting tests. Good match of the simulated dynamic properties of the whole system with the real behavior is found.     

高性能主轴偏心状态传递矩阵法的研究

分析电主轴的结构组成并进行简化建模,针对电主轴的偏心状态,采用电磁学对其进行力学分析;基于传递矩阵法对分段电主轴的简化模型进行机械动力学分析,对轴系的典型单元的状态进行了数学描述,递推出整个轴系的传递矩阵;综合电磁学与机械动力学的分析结果,修改部分典型单元的状态矩阵,根据电主轴整体的边界条件,得到偏心电主轴的传递矩阵方程即轴系的频率方程。     

RESEARCH ON MODELING AND CHARACTERISTICS OF THE SPINDLE DYNAMIC COUPLING ABSORBERING SYSTEM OF A SUPER－PRECISION SURFACE GRINDING MACHINE

The bearing is described by constrain matrix, and the spindle system of a NC surface grinding machine is simplified as elastic-coupling beam, then modal synthesis method is used to establish the dynamic model of beam. Moreover, the response of the end of rotor is analyzed, and the natural frequency, principle mode and other dynamic characteristics of the coupling system are studied, the law of bearing stiffness to coupling frequency and amplitude of rotor is also found. Finally, according to the actual condition, a dynamic absorber is designed. The simulation and experimental results show that the amplitude of spindle can be declined effectively when the dynamic absorber is attached.     

结构优化有限元分析在客车概念开发中的应用研究

通过分析客车概念开发阶段车身结构优化有限元分析的作用和特点，研究利用简化的参数化分析模型进行早期结构方案优化分析的方法，并针对实例客车概念开发，以提高整车刚度、降低车身骨架自重为目标，进行优化分析的应用研究。优化结果对于客车概念开发阶段的方案确定及后续车身结构详细设计具有重要帮助。     

Review of the finite element models for a structural integrity evaluation of the sodium-cooled fast reactor high temperature piping

We compared the structural analysis feature of finite element (FE) models for the structural integrity evaluation of the sodium-cooled fast reactor (SFR) high temperature piping and to evaluate the structural integrity against the typical duty cycle event. To evaluate the structural integrity of the high temperature piping per ASME Subsection NH rules, the structural analysis should be carried out first by using a 3-dimensional structural model. The object FE models under consideration in this study are pipe element model, 3-D full model, and 3-D simplified model. The pipe element model is based on the 3-D beam element and effective in understanding overall deformation but less favorable to the detailed stress distribution. The 3-D full model consists of solid structure as well as the contained coolant inside the piping structure with the fluid element. The 3-D simplified model consists of structure shape only, but its material properties are recalculated to reflect the coolant weight effect. The loading conditions for the structural analyses are the mechanical load including dead weight and steady state thermal load. From the analysis results, the piping element model shows the smallest stress intensity, and the required time for FE analysis is also the shortest. The 3-D simplified model shows the most conservative stress intensity output but its calculation time is less than the 3-D full model.     

结合部对HSK主轴系统动态特性的影响

根据HSK主轴系统的工作原理,在ANSYS软件中建立了HSK主轴系统的动力学模型。其中,各结合部都简化为均布弹簧单元,各部件简化为多段梁,并使用Timoshenko梁理论和有限元理论系统分析结合部对HSK主轴系统动态特性的影响。模态实验和有限元分析结果对比证实了Timoshenko梁理论分析HSK主轴系统动力学模型动态特性的可行性和有效性。提出结合部对主轴系统各阶模态影响的研究思路,并利用ANSYS有限元软件中的谐响应分析模块,分别研究了轴承-主轴、主轴-刀柄和刀柄-刀具各结合部对HSK主轴-热装刀柄-刀具系统刀尖点频响函数的影响,提出了相应的抗振措施。