基于ANSYS的电主轴结构优化

建立了某铣削用电主轴轴承-转子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优化目标,对主轴的支承跨距和电机转子安装位置进行了优化计算,并对优化前后的主轴系统进行了模态分析,对比了其一阶自振频率的改变情况.结果表明:主轴结构优化后,其刚度和一阶自振频率均有一定程度的提高.     

高速电主轴结构参数优化设计

文章通过对某高速电主轴进行结构分析，建立了其参数化有限元模型，应用有限元分析软件ANSYS对主轴的支承跨距进行了优化计算，并针对优化后的结构进行模态分析，校核了其一阶自振频率。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。     

陶瓷电主轴部件径向切削刚度改进

将陶瓷材料Si3N4应用于高速电主轴,利用APDL语言对其进行参数化设计程序开发。分析并计算了陶瓷电主轴的径向切削载荷及刚度,通过有限单元法分析了主轴部件的静力变形和应力分布。以弹簧-阻尼单元COMBIN14模拟轴承支撑,创建了以支撑跨距为变量的主轴参数化驱动模型。采用零阶算法实现了主轴部件静态性能优化,减小了径向载荷作用下的Von Mises应力,并计算出了更为合理的主轴支撑跨距。优化后陶瓷电主轴径向切削刚度提高了1229%,有效改进了主轴部件的加工精度和稳定性。     

电主轴最佳跨距理论计算与仿真分析

为研究跨距设计对主轴力学性能的影响,针对某型电主轴,根据经验公式计算最佳跨距的理论值以及进行不同跨距下固有频率与静刚度变化规律的仿真.通过主轴静刚度加载实验,验证主轴轴承刚度,避免对仿真模型产生影响.基于设定的边界条件,建立模态分析仿真模型及静刚度仿真模型;改变主轴跨距,分析其径向1阶固有频率及径向静刚度的变化规律,分...     

机床主轴系统的振动特性分析

以某普通车床主轴系统为研究对象,采用有限元分析软件ANSYS建立主轴系统的有限元模型,并进行动态性能分析,得出特定工况及不同结构参数下主轴系统的前8阶固有频率、振型及最大综合变形;分析了支承刚度、支承跨距等结构参数对主轴系统低阶固有振动特性的影响以及对其抗振性能的影响.为机床主轴系统及同类零部件的动态设计及残余应力振动时效工艺提供了有益的分析数据和可行的分析方法.     

HL-46数控车铣复合机床主轴组件的动态优化设计

建立了HL-46数控车铣复合机床主轴部件的有限元动力学模型,对主轴组件进行了有限元分析,根据有限元分析结果,对主轴跨距变化对主轴动态性能的影响进行了分析,得到了主轴的最优跨距.     

数控轧辊磨床头架可回转主轴的设计

介绍了一台数控轧辊磨床的头架可回转主轴轴系的设计过程。重点分析了轴承的选择、支承跨距的合理布置、滚动轴承的消隙和轴承的润滑方式。根据数控轧辊磨床的特点,对主轴系统进行了结构设计。通过对数控轧辊磨床头架可回转主轴的有限元分析,优化了主轴系统。数控轧辊磨床的头架可回转主轴轴系的设计成功,对提高磨床头架主轴的回转精度、承载能力和刚性提供借鉴。     

基于ANSYS的机床主轴结构优化设计

运用APDL建立机床主轴的参数化有限元模型,应用ANSYS优化设计功能,以主轴的重量为优化目标,对主轴的支承跨距、外径、悬伸长度和传动件安装位置进行了优化计算,并对优化结果进行了分析.结果表明:主轴结构优化后,在保证机床各种性能的前提下,主轴重量得到有效的减小.     

JKM8凸轮轴磨床头架主轴系统动态特性分析

凸轮轴磨削精度主要受机床主轴系统的自激振动、受迫振动和热变形的影响,模态分析是动力学分析的基础,因此有必要深入分析主轴振型对磨削精度的影响。以JKM8凸轮轴磨床头架主轴系统为研究对象,使用弹性支承单元模拟静压轴承,建立转子-轴承系统有限元模型进行模态分析,获取系统前6阶模态参数,运用参数讨论法,研究系统固有频率随支承刚度的变化规律。结果表明:主轴转速远远低于一阶临界转速,因此不会发生共振;静压轴承的支承刚度对主轴系统的低阶固有频率影响很大,支承刚度大于300 N/μm时,固有频率的增加幅度显著减小。研究结果为磨床主轴系统的优化提供了理论依据。     

汽车齿轮试验机电主轴优化设计

以一种汽车齿轮监测电主轴为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS Workbench优化设计功能,对主轴的悬伸量、跨距和电机转子安装位置进行优化设计。优化后,主轴径向变形减少8.7%,轴向变形减少3.3%。经出厂测试,在最大转速2 000 r/min时,噪声仅为65 d B,最大振动值为0.456 m/s~2,更好地满足了设计要求,提高了主轴质量。     

双气缸自动松拉刀装置电主轴的结构设计及分析

为提高机床加工中心的工作效率,设计了双气缸自动松拉刀装置电主轴,相对于单气缸或油缸的自动松拉刀电主轴系统,该设计更安全可靠且无污染。介绍了双气缸自动松拉刀系统电主轴的基本结构及工作原理,通过ANSYS Workbench分析软件对双气缸电主轴进行有限元仿真分析,并进行试验测试。结果表明:该电主轴松刀力变大,主轴静态刚度满足要求,工作转速远低于其一阶临界转速,前轴承振动速度有效值小于0.6 mm/s、温升小于20℃,证明该电主轴设计合理。     

机车车辆牵引电机转子拆解机设计与分析

为适应电机检修线整体布局需要,提出一种新型牵引电机转子拆解机结构方案,通过抽取装置把转子从牵引电机中水平抽出来,运送到另一侧的输送机上送至检修工位进行检修,该拆解机的抽取装置升降、旋转及倾角微调、走行装置均采用液压驱动。利用有限元分析软件ANSYS对电机转子拆解机机架进行了单体模态分析,得出其固有频率、振型,为牵引电机转子拆解机的开发提供了理论依据。实践表明,在此基础上研制的样机能够适应牵引电机集中检修的传送要求。     

管材弯曲有限元仿真分析及试验研究

利用有限元仿真分析方法对管材弯曲成形过程进行数值模拟,指出了弯曲过程中开裂、起皱、截面畸变等缺陷,分析了弯曲区域内管材壁厚变化规律.在此基础上进行工艺试验,并对试验后管材壁厚进行分析.试验结果与仿真分析结果吻合良好,两者均表明,弯曲过程中,弯角外侧管壁肇厚减薄,弯角内侧管壁壁厚增加,最大减薄和最大增厚均处于弯角中间部位.管材弯曲过程中,弯角外侧平均壁厚应变ε_t随着相对弯曲半径R/to的增大而减小;当R/to过小时,管壁外侧会过渡减薄,甚至破裂.     

空气静压主轴有限元建模及动态特性研究

为提高空气静压轴承支撑的空气静压主轴的动态工作性能,文章利用Fluent计算出了空气静压轴承在不同供气压力下气膜刚度,利用Ansys Workbench中的轴承单元和弹簧—阻尼单元模拟轴承支承,对主轴系统进行了模态分析和动态响应分析,得到不同供气压力下主轴系统的固有频率、振型以及激振力作用下的位移幅频动态响应曲线。结果表明,随着供气压力的增加,轴承气膜刚度增加,且对主轴系统的低阶模态和高阶模态影响不同。另外随着气膜刚度增加,谐振频率逐渐增大、振幅减小,系统抵抗受迫振动能力逐渐增强。研究结果为提高空气静压主轴的动态性能提供了一定的理论依据。     

轴芯冷却对电主轴热-机械特性影响的实验研究

电主轴的热特性与机械特性相互作用,采用轴芯冷却在降低电主轴温升的同时也会影响其机械特性。对具有轴芯冷却结构的150SD电主轴进行热特性、静刚度和动态响应测试,研究轴芯冷却对电主轴热-机械特性的影响。结果表明：轴芯冷却减少了电主轴系统热平衡时间和轴向热变形,但会导致不同转速下系统静刚度和1、2阶固有频率降低。在设计阶段需要对轴芯冷却电主轴从悬伸量、跨距和几何尺寸等方面进行综合优化设计,提高其机械特性。     

Numerical investigation of chatter suppression via parametric anti-resonance in a motorized spindle unit during milling

A new concept for increasing process stability during milling processes is presented utilizing a parametric anti-resonance. The beneficial effect is examined by numerical calculations in the time domain for an example spindle which is supported conventionally by ball bearings and is equipped with an additional active magnetic bearing that enables the realization of a deliberate parametric excitation. In the present study the stiffness of this active support bearing is changed periodically with time. The parametric excitation is tuned to a parametric anti-resonance which triggers the transfer of vibration energy between the vibration modes of the underlying system without this additional time-periodicity. It is highlighted how vibration energy is transferred from the first bending mode of the rotor, which is the most critical one by means of regenerative chatter, to a mode with higher damping in order to increase the effective damping of the entire spindle drive unit.     

高速机床主轴－轴承系统动态性能研究

为研究主轴－轴承系统的动态性能,以某型号精密卧式加工中心主轴系统为研究对象,通过偏心质量激励法测得主轴支承轴承刚度,采用Timoshenko梁单元对主轴进行有限元建模,系统地分析了主轴离心效应、轴承预紧力对于主轴动态性能的影响,并进行了实验验证。结果表明：提高预紧力可有效增加主轴轴承刚度,提高主轴动态性能。同时证明采用有限元法计算主轴轴承的刚度是一种行之有效的方法。     

机床主轴系统静刚度分析及实验研究

为研究机床主轴系统静刚度特性,建立一种高性能加工中心主轴-轴承系统模型,该模型包括主轴转子和轴承。采用有限元法建立主轴轴系零件模型,并与轴承拟静力学模型集成得到主轴系统有限元模型,通过计算得到主轴系统3个方向的静刚度。对该机床主轴系统进行静刚度测试实验,以验证理论计算结果的正确性。研究表明:理论计算结果和实验结果具有较好一致性,因此可以有效地证明该有限元模型的准确性;此外,由于主轴系统内部存在阻尼效应及摩擦作用,卸载时静刚度大于加载时静刚度;同时其轴向静刚度存在一定非线性。