多约束状态下重载机械式主轴有限元建模及模态分析

重载机械式主轴是重型数控(Computer numerical control,CNC)机床摆角铣头的关键功能部件,具有大功率、大扭矩特点,用于加工大型复杂曲面零件。其有限元建模及模态分析的准确性是主轴进一步动力学分析的基础。基于Timoshenko梁理论建立重载机械式主轴的运动方程,采用有限元法得到主轴的矩阵形式的动力学方程;在有限元软件中分别以实体单元和梁单元对主轴进行有限元建模,对轴承以Combin14弹簧单元建模,并以自由模态和实际工况约束条件下进行重载机械式主轴的模态分析;根据轴承型号计算轴承的径向刚度,作为重载主轴模态分析中弹簧单元的刚度参数;进行主轴锤击模态试验,验证重载机械式主轴多约束状态下模态分析建模及仿真结果的正确性。研究表明,把主轴考虑为Timoshenko梁单元和Beam188梁单元进行主轴有限元建模和模态分析时,结果更为准确,弹簧约束梁方式更符合实际情况。研究结果为重载机械主轴系统的进一步优化设计和精度控制提供依据。     

超高速磨削机床主轴系统模态分析

针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性,在机床工作过程中,主轴高速旋转,动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化.为了解主轴系统工作过程中的动态特性,应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚 度,而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到了各阶固有频率和振型.通过设置不同转速下轴承的支撑刚度,获得主轴系统模态分析结果,并利用图解法求解出主轴系统的临界转速.分析结果表明主轴系统在高速旋转状态下,系统的结构刚度会发生变化,使主轴系统的固有频率改变,并且随着转速提高差异越显著.通过振动试验测试验证仿真分析的可靠性,经分析可知,试验与仿真的误差主要来源于支撑模型的简化.     

基于ANSYS数控车床静压气体轴承主轴的模态分析

针对气体静压轴承支撑的精密数控车床主轴系统工作高精度的要求,在机床工作过程中,主轴高速旋转,静压气体轴承的支撑刚度随着转速动态变化。为了了解主轴工作过程中的动态特性,应用Pro／E软件对主轴进行三维建模,并用ANSYS对其进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。掌握数控车床主轴各阶振动模态的特点,有利于气体轴承支持下的数控车床主轴结构设计,为机床的进一步研究及优化提供理论依据。     

高速机床主轴轴承预紧力理论分析

预紧力的大小直接影响机床主轴动态特性,传统的定压预紧已不能满足现代高速化机床主轴的性能需要,预紧力可控成为主轴技术的重要发展方向.采用有限元法,完成了高速主轴系统温度场分析,给出了预紧力和轴承温升的对应关系,以推荐的轴承温升为控制目标,确定高速段轴承预紧力;以轴承的疲劳寿命为设计目标,获得低速段轴承预紧力.以某高速机床主轴为例,分析并计算了预紧力随转速变化的关系曲线,研究结果表明:高速机床主轴轴承预紧力理论分析方法可行,为机床主轴的预紧力控制提供了依据.     

主轴磁悬浮轴承的设计

以机床主轴磁悬浮轴承为研究对象,将磁悬浮轴承与液体悬浮轴承、气体悬浮轴承进行比较。并系统的设计出支撑机床主轴磁悬浮轴承的主要技术参数,对机床主轴有源型8极锥形磁悬浮轴承的设计过程进行了详细计算。     

结合模态分析的VMC850E加工中心主轴动态误差研究

结合VMC850E加工中心的跟踪模态测试数据,对整机的有限元模型进行修正并进行模态分析,得到了整机模态分布表;考虑到现有测试方案中没有排除主轴热变形的影响,对现有方案进行改进,结合加工中心的模态分析,发现了影响主轴动态误差的主要原因:主轴轴承发热和共振。为主轴动态误差的减小和机床切削参数优化提供理论基础。     

机床主轴的振动有限元模态分析

选用机床中的车床作为研究对象,为贴近实际,在模态分析中加入轴承的支撑约束,该分析是约束模态分析。通过三维软件建立模型,然后使用ANSYS Workbench软件进行模态分析,得到主轴的前4阶模态,为主轴的动力学分析提供了重要依据。     

应用有限元分析系统计算车床主轴的动态特性

机床动态特性是影响机床性能的重要因素,是在机床设计时必须要考虑的问题,模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性。建立主轴的三维有限元模型,利用大型有限元分析软件AN SY S,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,对于我们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。     

基于ANSYS的Y7125磨齿机主轴系统动态特性研究

借助有限元分析软件ANSYS, 对Y7125磨齿机主轴系统进行了动力学分析(包括模态分析和谐响应分析),研究了机床主轴部件的动态特性,获得了机床主轴组件的动态参数 ,为机床主轴组件设计和结构改进提供了重要依据.     

精密数控车床电主轴-轴承-转子系统动态性能计算分析

建立了SH-32精密车床电主轴—轴承—转子系统的三维物理模型,考虑组合方式对轴承刚度的影响,采用数值计算结合有限元分析方法,分析了电主轴-转子系统自由状态以及约束状态时的模态,研究了不同支撑刚度组合以及主轴结构对系统动态性能的影响。为精密机床与电主轴的相关设计提供理论及有限元基础。     

高速机床主轴单元变形的计算

机床主轴单元的变形影响主轴的加工精度。主轴高速旋转时 ,轴承滚动体离心力陀螺力矩作用的结果使主轴的支承状态发生变化 ,主轴的变形特性不同于主轴静止状态。用有限差分法建立了主轴高速旋转状态下主轴的变形与载荷之间的关系及支承轴承载荷与变形之间的关系 ,采用牛顿 -拉费逊法对主轴单元载荷和变形的非线性方程组进行了求解 ,并分析了高速主轴单元旋转速度对其的影响。附图 3幅 ,参考文献 3篇     

多联组配角接触球轴承的刚度计算

主轴轴承在机床主轴系统中的配置方式以及受力形式和大小直接影响主轴轴承的刚度.反过来,主轴轴承的刚度又影响整个系统的受力状况.由于在精密(数控)机床主轴系统中主轴轴承型号的选择主要依据刚度和转速,因此计算主轴轴承的刚度是设计者在主机设计时必须考虑的问题.本文将对多联角接触球轴承组配中主轴轴承的刚度作分析和计算.     

高速数控机床主轴部件有限元建模方法研究

以沈阳第一机床厂生产的某高速数控车床为研究对象,研究了机床主轴部件有限元模型的建立方法,以及采用弹簧阻尼单元模拟主轴轴承支承的方法研究,并讨论了弹簧阻尼单元布置情况对分析结果的影响.对主轴部件进行有限元分析包括模态分析和谐响应分析,并通过试验对有限元模型进行验证.     

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。     

车削中心主轴动静态特性分析

以车削中心主轴为研究对象,采用弹簧阻尼单元模拟动静压轴承支承的方法,建立主轴三维有限元参数化模型。同时进行静力学分析、模态分析,分别得到静刚度、固有频率和振型,并通过谐响应分析,比较了主轴在共振和设计工况下的振型,找出该主轴的危险点并进行了相关验算。     

基于ANSYS的数控镗铣床主轴结构动态特性对比分析

运用Pro/E对两种不同的数控镗铣床主轴结构进行三维建模,将模型导入到ANSYS中,分别采用实体单元SOLID185和弹簧阻尼单元COMBIN(1)4对主轴和轴承进行有限元模型的划分,对主轴进行振动模态和谐响应分析,对比分析结果,找出两根主轴在动态特性上的区别,并根据机床给定参数,得出两根主轴在动态特性上的优劣.同时还对主轴固有频率与轴承跨度之间的关系进行了研究,得出了固有频率与轴承跨距关系曲线图,为数控镗铣床主轴设计和优化提供数据参考.     

铣磨机主轴的有限元分析

利用ANSYS软件建立铣磨机主轴的三维实体仿真模型,采用COMBIN14单元模拟铣磨机主轴轴承的弹性支撑,进行相应的静动态特性分析,求解了主轴系统模态分析前6阶固有频率和振型,并计算出主轴的临界转速,得到谐响应分析中主轴在一定激振力下在不同位置处随频率变化的响应曲线,最后分析研究了轴承预紧力对主轴刚度的影响规律。结果表明所研究的铣磨机高速砂轮主轴能够满足设计要求。     

卧式镗铣床主轴系统的模态分析

介绍了模态分析理论,建立了卧式镗铣床主轴系统的有限元模型,计算了轴承刚度,并进行了模态分析,得到前六阶振型。对卧式镗铣床主轴系统进行了试验,得到前六阶固有频率的试验结果,并与模态分析结果进行对比。通过模态分析确认,卧式镗铣床主轴系统在工作情况下不会产生共振。     

重型卧式数控车床主轴系统动力学分析

通过对重型卧式数控车床主轴-滚动轴承系统的研究,建立了前支承为双列圆锥滚子轴承,后支承为单列圆锥滚子轴承的主轴系统的动力学微分方程。通过改变圆锥滚子轴承内滚道接触角、圆锥滚子的半锥角、主轴系统角频率和滚子数量,在考虑与轴承性能参数有关的变刚度和变阻尼系数的基础上,得到这些参数对主轴—轴承系统的影响。为机床主轴系统的优化设计提供理论依据。     

基于ANN和GA的机床结构优化设计

机床主轴是机床中的重要部件,其设计对机床性能影响很大。在对主轴设计的各项要求中,刚度和振动稳定性是主要考虑的指标,将其归纳在一个含区域和性能约束的主轴结构优化设计数学模型中。借助有限元软件可获得不同主轴尺寸下的各项性能指标,利用人工神经网络(ANN)实现主轴各项性能指标的近似分析,并采用遗传算法(GA)实现了性能指标为设计变量隐式表达下的机床主轴结构优化设计。