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。     

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。     

气体静压主轴模态仿真分析及试验研究

为准确获取气体静压主轴的动力学模态特性,分别建立主轴转子及主轴部件的有限元模型,对有限元模型中添加的弹簧及电机约束边界条件进行了研究,并分别对以上两个有限元模型进行模态计算。比较两种情况下的结构固有频率、振型趋势及各阶模态下的有效参与质量,分析主轴部件中的外壳对主轴转子模态参数的影响,其中仅保留主轴转子的前六阶固有频率为1.5 Hz、277 Hz、279 Hz、316 Hz、384 Hz、385 Hz,而主轴部件的前六阶固有频率为1.5 Hz、259 Hz、270 Hz、281 Hz、352 Hz、363 Hz,以上结果中均包含刚体模态及重根模态。两者比较结果表明主轴部件的固有频率因其质量的增加而有所降低,且主轴部件不再满足对称结构形式,因而相对于仅保留主轴转子重根模态的情况有所减弱。基于有限元仿真分析结果,进一步对主轴部件进行模态试验验证,通过仿真与试验对比,结果表明主轴转子的有限元仿真结果与试验测量结果更加贴近,其前三阶误差分别为0.6%、10.6%和2.6%。上述仿真边界条件的加载与计算过程及试验测试方法对进一步提高气体静压主轴模态参数仿真精度及修正动力学仿真模型提供了有益参考。     

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。     

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.     

数控机床主轴部件动态优化设计

在对某型数控车床进行空运转、切削及模态试验的基础上，确定了机床主轴部件动刚度薄弱是引起机床切削的结构颤振方面的原因。据此，建立了机床主轴部件的有限元动力学模型，并对主轴部件进行了静、动特性的计算和动态优化设计。     

基于有限元的超声振动内圆磨削系统的主轴设计与研究

基于有限元分析方法，对由振子（超声换能器、变幅杆和工具）和主轴套筒构成的超声振动内圆磨头的主轴部件进行了结构分析研究，揭示了套筒结构和振子结构对主轴振动模态的影响，特别是对振子输出振动和套简振动的影响规律。基于上述分析提出了主轴的优化结构。     

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.     

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。     

基于ANSYS的成形砂轮修整装置主轴动态分析

基于ANSYS软件,建立了成形砂轮修整装置主轴的三维有限元模型.对主轴部件进行了模态分析,得出了主轴的前6个固有频率和振型.分析结果为评定砂轮修整装置主轴的动态特性提供了依据,也为主轴的进一步动力学分析打下理论基础.     

陶瓷电主轴空载电磁振动试验的研究

近年来,对高速高刚度数控机床用电主轴的需求日益紧迫。采用陶瓷材料设计电主轴主要旋转部件可以提高电主轴极限转速及刚度。但由于陶瓷材料导热、导磁及导电及机械性能与金属材料差别较大,因此陶瓷电主轴电磁振动与金属电主轴有所不同。研究陶瓷电主轴电磁振动有利于实现电主轴的低噪声低振动优化设计。本文通过实验研究了陶瓷电主轴的电磁振动特性。     

周向振动钻削切削力分析

在对振动钻削的工作原理和特点进行综述的基础上,以普通麻花钻为例,利用切削单元的概念,通过对周向振动钻削的切削力的产生和主要影响因素的分析,证明了周向振动钻削更适合用于难加．材料的微小孔加工。     

一种新型回转超声振动主轴的设计及测试

设计了一种新的回转超声纵向振动主轴结构,该设计将换能器与主轴结合为一体,以轴承史承其节面位置,并以此为基础设计了换能器及变幅杆,以小型高速滑环为换能器旋转供电,利用弹簧同时实现定压预紧和隔离振动影响的作用。此后,应用ANSYS对主轴结构进行了动力学分析,得到了与设计接近的固有频率及振动模态,并对该结构系统的超声振动输出效果做了测试,发现利用轴承支承对该系统的超声振动输出影响不大,证明了该超声振动主轴系统的实用性。     

基于ANSYS的全陶瓷电主轴动态分析及振动性能测试

对设计的全陶瓷电主轴进行结构分析,在ANSYS中建立了其轴承-主轴转子系统三维有限元模型。采用Subspace法计算了前6阶固有频率和振型,计算出临界转速,然后通过Harmonic分析得到了主轴在不同激励下的动态响应,并对装配好的全陶瓷电主轴进行振动性能测试及其分析。ANSYS动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,设计符合要求。     

永磁同步型磨削电主轴偏心振动分析及实验*

电主轴是将旋转主轴与电机转子集成为一体的主轴单元,结构复杂,由于加工或装配误差等原因,电主轴转子会存在着一定的偏心量,为探求由于电主轴偏心所导致的转子振动特性,建立了电主轴转子偏心模型,采用Maxwell应力张量法计算了偏心造成的不平衡磁拉力(UMP),将UMP解析式代入Jeffcott转子模型,得到了转子偏心振动方程。以某磨床的永磁同步电主轴为研究对象,利用有限元方法分析了UMP,发现作用于转子的UMP始终指向气隙最小的方向,研究了不同转速下转子在质量偏心离心力和UMP作用下的振动响应。研究结果表明,电主轴在低速运行时,UMP为转子振动的主要来源;随着转速的增加,质量偏心离心力对转子振动的影响更加明显,而UMP大小保持不变,其频率随转速增加而增大,对转子振动的作用随之减弱。对某机床厂所研发永磁同步型磨削电主轴在试运行时产生的振动问题进行了实验,对主轴振动频谱分析后判断实验电主轴存在静态偏心,测得主轴轴心轨迹对前述分析进行了验证。     

转子静偏心状态下机床电主轴电磁力有限元分析

电磁振动是电磁直驱型机床电主轴不可回避的振动来源,为了抑制电磁振动需要探讨其电磁力的频谱特征。推导了三相异步电主轴的电磁力波计算公式,重点分析了转子偏心状态下的电磁力波特点。基于Ansoft电磁场计算软件,建立了某国产电主轴的电磁场有限元分析模型,获得了电主轴的运行特性曲线。研究了转子在不偏心和偏心状态下的电磁力频谱变化规律,结果表明,静偏心会使电磁力力波成分更为丰富; 偏心的增加不会影响电磁力的阶次和频率分布,但与不平衡磁拉力的幅值和低阶力波幅值成正相关关系,将加剧电主轴的振动。     

锭子振动测试的数学模型研究

锭子在纱线卷绕时的振动问题不仅与锭子本身的振动有关,还与纱线卷绕时的纱线作用力有关,本文以纱线在高速卷绕时锭子的振动为研究对象。建立了锭子振动的力学模型,并以此为依据设计锭子振动测试装置。