170SD30全陶瓷电主轴有限元分析及其振动性能测试

目的 测试设计的170SD30全陶瓷电主轴进行有限元分析及振动性能,验证电主轴结构设计的合理性.方法 采用有限元软件ANSYS对其三维建模并进行了模态分析,得到其前六阶固有频率和振型,分析计算出临界转速,并对装配好的全陶瓷电主轴振动性能测试及其分析.结果 ANSYS模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,同时也说明在ANSYS中对模型的简化和有限元分析结果是合理的.结论 通过模态分析法和振动性能测试表明电主轴设计是可行的,也可看出ANSYS对全陶瓷电主轴的动态仿真和结构优化有一定的指导意义,为进一步动态性能分析提供依据.     

陶瓷轴承电主轴的模态分析及其动态性能实验

目的 通过对实验室高速精密磨床用陶瓷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 在Ansys中建立了相应的轴承-主轴系统三维有限元模型,采用了Subspace模态提取法对主轴部件进行模态分析,计算主轴前5阶固有频率、振型和临界转速,并利用锤击法对陶瓷轴承电主轴进行动态响应实验.结果 Ansys的模态分析法得出的固有频率与动态响应实验得出的频率基本一致,主轴工作转速远离其临界转速,能有效避开共振区,保证了磨床的磨削精度.结论 通过模态分析法,可以看出Ansys对电主轴的动态仿真和计算有一定的指导意义.也为下一步的谐响应分析打下基础.     

基于轴承运行刚度分析的超高速磨削电主轴动态特性

高速电主轴正朝着高速重载与超高速轻载的方向发展,其动态特性研究是电主轴开发的关键技术之一.主轴超高速运行时轴承刚度的确定是整个研究过程的难点所在.基于滚动轴承的拟静力学模型,计算轴承的动态刚度,并考虑转速、初始预紧力、热预紧力及油膜厚度对轴承刚度的影响,确定出轴承的运行刚度.再以轴承运行刚度作为主轴支撑刚度,建立面向高速电主轴动态性能分析的参数化有限元模型,对主轴动态特性进行分析.分析结果表明,初始预紧力、砂轮悬伸长度、前后轴承跨距、前轴承对间距及电机转子内径等参数是影响磨削电主轴动态特性的关键因素.     

基于Solidworks和ANSYS的加工中心电主轴动静态分析

利用Solidworks和ANSYS建立某主轴一轴承系统的三维有限元模型,分析并计算出该电主轴的静态变形量与静刚度,采用Lanczos算法提取电主轴前四阶模态,又利用Harmonic谐响应分析方法取得电主轴在不同激励下的动力响应。仿真结果表明：该电主轴的动静刚度能够满足要求;电主轴的最高工作转速远离临界转速,能有效避免共振现象的发生。该模型分析为主轴优化设计和再制造设计提供了参考。     

全陶瓷主轴-轴承单元的动力学研究

目的研究全陶瓷电主轴预紧力与固有频率的关系,为优化预紧力提供软件分析模型.方法应用赫兹理论计算出在全陶瓷角接触球轴承预紧后的接触应力,接触变形和静接触刚度的数值解,同时在改进传统的弹簧阻尼式主轴动力学软件仿真分析模型的基础上,计及轴承预紧后轴承的静接触刚度,以全陶瓷主轴-轴承单元为研究对象进行有限元结构分析,所得结果通过赫兹计算分析的数值解矫正,分析其动力学特性.结果全陶瓷主轴-轴承单元模型通过模态分析所得三阶固有频率和振型与模态实验分别相差19.59%、1.27%、16.06%;而电主轴传统分析模型所得三阶固有频率和振型与锤击实验分别相差24.39%、14.47%、33.78%.结论通过实验数据验证,全陶瓷主轴-轴承单元模型在分析全陶瓷电主轴动力学特性上更接近模态实验的结果,能够得到更为准确的固有频率和振型.     

高速电主轴动态特性仿真分析

在有限元软件ANSYS中对某高速磨削电主轴直接进行动力学有限元三维建模,并通过对模型较精确的单元网格划分,利用ANSYS结构动力学模块对电主轴的主轴部件进行模态分析和谐响应有限元仿真,计算了主轴前六阶的固有频率、临界转速和振型等动态特性,并进一步对主轴前端面的动态响应位移做了研究分析,结果验证了主轴结构设计的合理性,同时也为电主轴更深层的动态特性分析提供了重要参考。     

高速电主轴直接转矩控制系统的建模与仿真

目的为了提高高速电主轴的静动态特性,实现高速电主轴的宽调速范围.方法采用高性能的直接转矩控制对异步高速电主轴进行控制和驱动,在掌握电主轴和直接转矩控制基本工作原理的基础上,利用MATLAB/Simulink模块库中提供的各种基本模块搭建各个子系统.并利用SIMULINK中的子系统封装技术把各子系统封装成各个模块,连接各个模块构成完整的高速电主轴直接转矩控制系统模型,并进行仿真实验.结果建立了高速电主轴直接转矩控制系统仿真模型,完成了仿真系统调节器及其参数设计,对系统的恒定负载和负载变化两种情况进行了仿真研究.结论仿真结果表明,将直接转矩控制方法应用于电主轴驱动控制系统是可行的,适应高速数控机床驱动控制系统的动态响应要求.     

采用动力测试的双转子卧螺离心机模型修正

基于动力测试及有限元模型修正建立准确的双转子结构卧式螺旋离心机动力学模型. 通过对复杂双转子装配体进行分步动力测试,获得整机及内转子在不同支撑条件下的前3阶模态参数. 研究双转子结构三维有限元模型精确建模方法并建立结构连接刚度的参数化模型. 通过有限元模态仿真分析及仿真结果与各阶试验模态参数的对比,检验模型的有效性. 通过参数灵敏度分析,获得卧螺离心机各连接结构中对结构模态参数影响最大的因子,并使用遗传算法分别对内转子和整机关键连接结构进行模型修正. 修正后的整机有限元模型在轴承支撑状态下前3阶弯曲模态频率仿真结果与试验结果之间的误差小于5%,可以较好地模拟卧螺离心机的动态特性,为深入的振动分析打下良好基础.     

电主轴箱体的静动态特性研究

以电主轴箱体作为研究对象,采用Solid Edge软件完成箱体的结构设计,通过专有程序接口将模型导入Ansys Workbench软件中,采用有限元法对该箱体进行静力学、模态及预应力模态分析,根据分析结果研究其静动态特性。结果表明该结构箱体静态性能满足设计要求,箱体固有频率远离共振区。     

加工中心电主轴复合“转子—轴承”系统动态特性研究

针对加工中心电主轴的结构特点和装配流程,研究了复合"转子—轴承"系统在约束边界下的动态特性和测试技术,并基于主轴端原点传递函数对比分析了有限元分析结果与约束模态测试结果。结果表明:所建立的分析模型和测试平台方法可行,能准确反映主轴在联机后的动态特性;分析模型和实验所测转子一弯、转子二弯分别对应的固有频率吻合程度较高,误差为0.57%左右;分析模型和实验所测主轴端原点传函曲线走势基本一致,吻合度高。建立的模型和测试平台能有效预测加工中心电主轴在与机床联机后的动态特性,为该系列电主轴的进一步智能优化设计和系统振动故障分析诊断与预报提供依据。     

大型弹簧圆锥破碎机主轴有限元分析

以国产PYB1750大型弹簧圆锥破碎机为研究对象,利用Pro/ENGINEER软件对其主要部件主轴建立了有限元模型,并用ANSYS软件进行静力分析和模态分析。静力分析主要进行位移、应力和变形分析,输出了位移云图、应力云图和变形图,直观展示主轴的位移场和应力场,校核主轴的强度和刚度;模态分析主要输出振型图,获得了模态参数,分析了在各薄弱环节尺寸变化及对其动态性能的影响,以期改善结构的动态性能,为大型弹簧圆锥破碎机的结构设计提供了依据。     

基于模态分析的印制电路板振动可靠性研究

采用有限元方法对印制电路板进行了模态分析,依据有效模态质量和模态振型分析了振动环境下配制电路板的薄弱环节．根据印制电路板的特点建立了有限元模型,通过模态分析得到了各阶固有频率与固有振型,然后利用有效模态质量找出了对系统响应影响较大的各阶模态．模态分析结果显示,该印制电路板的固有频率偏低．本文从安装方式和印制电路板材料属性方面分析了提高印制电路板固有频率的方法,通过改进设计能够有效地提高其振动可靠性．     

内燃叉车车架静动特性有限元分析及优化

为校验某高新企业研发的3 t内燃叉车车架可靠性并进一步改善其综合性能,采用有限元法分析其静动特性.计算车架在临界工况下的受力情况;进行模态分析,得到前6阶固有频率和振型;以模态分析结果为基础对车架进行谐响应分析;利用M2052高阻尼合金垫片对车架振动性能进行优化. 结果表明：车架在临界工况下的最大应力达到141.75 MPa,低于车架材料的许用应力,具有较高安全性;车架前端板在一阶固有频率附近的振幅较大,改用M2052高阻尼合金垫片使其振幅峰值最大下降了20%,振动性能得到了明显改善.     

无梁式抽油机的动态特性分析

利用三维软件ANSYS WorkBench对无游梁式抽油机进行了动态特性分析,建立了抽油机机架三维有限元模型。为确保系统能够充分体现动态分析的特征,考虑机架自身的受力情况,首先运用该软件的pre-stress modal模块对抽油机架进行了静态特性分析,然后利用modal模块对机架进行模态分析,得到了机架的前九阶固有频率和振型。分析结果表明,预应力对机架自身的固有特性影响不大,可以不考虑预应力的影响;机架的结构形式影响机架的整体稳定性,可以通过改变机架结构的形式和构件尺寸提高系统的稳定性,从而延长机架的使用寿命。     

葛洲坝水轮机组顶盖结构动力分析研究

采用有限元法对葛洲坝水轮机组的顶盖结构进行了模态以及动力响应分析,得到了结构的自振频率和相应的振型以及顶盖的动力响应结果,为机组的振动研究分析提供了指导和参考.     

风力发电机组风轮的动态特性分析

通过有限元方法对风力发电机的风轮进行动力学建模及模态分析，得到的固有频率与实测值较为一致，因而验证了有限元计算模型的合理性．通过对风轮及单叶片的模态计算、强度计算分析，得到其振型、变形及应力分布，找出结构的薄弱环节，为结构的动力优化设计提供了可靠依据．     

基于ANSYS的大电机转子振动特性分析

作为大电机系统中的关键部件,转子的振动特性直接关系到电机工作性能的优劣。为获得转子的振动特性,从转子动力学基本理论出发,应用有限元分析软件ANSYS研究了转子系统的固有频率和振型,对转子结构进行了模态分析,计算出了转子前20阶模态的固有频率,并得到了转子的临界转速,找出了影响转子动力学特性的主要因素,为设计转子的理想工作转速和提高转子的振动特性提供依据。     

某空腹式双曲拱桥承载力现场测试与分析

为检验在役双曲拱桥的承载能力与动力特性,对某净跨为36 m空腹式双曲拱桥进行了静载试验、动载试验及空间有限元分析。测试结构的静态应变、动态应变、挠度、自振频率、振型及加速度等结构反应,计算得出冲击系数。将实测结果与有限元结果进行对比分析,结果表明：应变校验系数为0.5~0.9,结构具有较好承载力。实测的各阶频率及相应振型与有限元计算结果比较吻合,桥梁整体竖向刚度较好。     

高速卧式加工中心主体结构试验模态分析

对高速卧式加工中心主体结构进行试验模态测试,得到了主体结构的各阶固有频率、阻尼比、刚度等模态参数以及模态振型.通过分析其动态特性,确定了机床结构的薄弱环节是主轴前端轴承处及近丝杠立柱,给出了结构改进措施;并且,通过分析主轴前端动刚度,确定了影响机床加工稳定性的目标模态,为进一步提高机床加工效率提供了可靠的改进依据.分析结果表明:试验模态分析技术是提高机床抗振性能和加工稳定性的有效方法.     

稀薄效应下空气静压主轴动态特性分析及试验研究

针对微尺度下空气静压主轴的动态特性问题,建立了体现稀薄效应的主轴有限元模型,对主轴的模态、谐响应进行了研究。首先,基于有限元法对主轴进行建模,轴承部分采用Combin14弹簧单元建模。接着,通过扰动法得出稀薄效应下以及传统情况下轴承的刚度、阻尼参数,将此参数替代主轴模态分析中采用的弹簧单元的刚度、阻尼参数,结合主轴实际工作状态,进而分析出两种情况下的主轴的模态结果。然后,对主轴进行谐响应分析,校核之前模态分析结果。最后,对主轴进行锤击模态试验,从而检验两种状态下的模态分析结果。实验结果表明：稀薄效应下分析所得主轴1阶固有频率值较试验测量值的误差只有3.6%左右,而传统情况下得出的1阶频率值的误差在15%左右,这对主轴系统以后的优化设计和精度控制方面具有一定的理论依据。