超高速数控磨床磁浮轴承主轴单元设计

介绍了磁浮轴承的工作原理和特点，并针对250m／s超高速磨床主轴系统，首次进行了磁浮轴承主轴单元设计，探讨了径向轴承的性能结构参数、主轴系统的刚度与阻尼特性及陀螺效应等设计。     

主轴无轴承电机的动力学建模与仿真

建立了主轴无轴承电机的动力学耦合模型,在满足性能指标的情况下对系统进行了转子位移、空载转速以及跟踪精度的仿真。理论分析、仿真和实验的结果表明,所提出的控制策略精度高,具有良好的动静态性能。     

超高速数控机床主轴单元的设计研究

分析讨论了超高速数控机床对主轴单元性能的要求．结合实际课题,对超高速数控机床的主轴单元典型结构———电主轴的设计进行了详细论述,为开发超高速数控机床主轴单元提供了必要理论依据和设计方法．     

磁悬浮主轴轴承间的耦合研究

分析了磁悬浮主轴轴承间的耦合现象 ,给出了磁悬浮主轴轴承间的耦合力矩的分布图。并且探讨了影响耦合力矩的几个参数对耦合强度的作用 ,并给出了其影响曲线。     

一种新型高速精密机器人的弹性动力学研究

针对机器人机构的特点，将结构动力学中的固定界面子结构模态综合法与有限单元法相结合，进行了并联弹性连杆机器人机构的动力学分析，设计了一种新型两自由度高速精密平面并联机器人，通过数值仿真，计算出并联弹性连杆机器人机构的动态响应、固有频率及其对应的模态阻尼，并与实验样机的实测结果进行比较，表明了该方法的有效性。     

混合陶瓷球轴承高速性能的试验研究

通过对混合陶瓷轴承的温升和振动进行测试,说明混合陶瓷球轴承的温升比钢球轴承低,振动和钢球轴承相当,这表明混合陶瓷球轴承是一种高速轴承。     

机床主轴轴承组合的分析及刚度计算

本文通过对复合载荷作用下滚动轴承的分析计算,推导出了主轴轴承组合的刚度计算方法,并给出了程序框图,而且进行了两个例题计算。     

GA735-190型剑杆织机主轴系统的有限元建模及其动力学分析

建立了GA735-190型剑杆织机主轴系统的力学模型;由Combi214单元模拟轴承支撑,在ANSYS平台上对该主轴系统进行有限元建模;考虑陀螺效应,在多载荷步作用下对其进行模态分析,计算出了前5阶复模态,绘制了该主轴系统的campbell图及轴心轨迹图,并计算了300～2000 r/min范围内的临界转速,为该型织机主轴系统的动力学分析及速度控制提供了参考.     

主轴组件振动模态的分析

对机床主轴组件的振动模态进行了详细研究,特别是轴承刚度对主轴组件的固有频率、动柔度和阻尼比的影响问题,通过有限元计算和实验模态分析两方面的比较,证明两者能很好地吻合,所述的主轴组件的振动模态的特点具有普遍性。     

非线性不平衡转子-轴承-密封系统的动力学行为研究

建立了同时考虑非线性油膜力和非线性密封力的转子-轴承-密封耦合系统的动力学方程,并采用数值模拟的方法对这个耦合系统的分岔和混沌行为进行了研究,通过系统响应随转子转速变化的分叉图和最大Lyapunov指数曲线图、一些典型的Poincare截面图、轴心轨迹图和时间响应图来反映系统响应从周期运动通过倍周期分岔,最后到达混沌的运动及其演变过程。     

变刚度轴承-碰摩转子机动飞行动力学响应

为研究机动飞行状态下高速滚动轴承-转子耦合系统非线性动力学特性,利用有限元方法建立爬升-俯冲机动飞行状态下含滚动轴承时变刚度的轴承-碰摩转子系统数学模型,并利用Newmark-β积分法对系统动力学方程进行求解. 模型中考虑了滚动轴承时变刚度与转子非线性动力学特性之间的相互影响,分析了转子偏心及滚动轴承径向间隙的影响. 求解模型得到了系统在不同状态下的时域图、频域图及分岔图等,并以此为依据对高速滚动轴承刚度的时变特性、轴承刚度与转子动力学状态的相互影响、轴承-转子系统非线性特性、机动飞行状态对系统的影响及含碰摩故障的转子系统在机动飞行状态下的动力学响应进行了分析. 研究结果表明:轴承刚度的时变特性与转子系统的动力学特性密切相关,是限制转子系统最高转速的因素之一;机动载荷会使转子系统产生复杂的非线性动力学特性,但当系统转速较低时,机动载荷的引入能一定程度上提高系统稳定性;随着碰摩刚度的增大,系统稳定运动区间减小.     

基于ANSYS Workbench的绕线机主轴系统动力学特性研究

绕线机主轴系统动力学特性对其整机性能有极其重要的影响,进而影响绕线机的精度与工作噪声。利用SolidWorks对主轴系统进行建模,采用动力学分析软件ADAMS对安装于主轴系统上部的排线机构进行分析与仿真,得到接触力时间历程曲线,并基于有限元协同仿真环境ANSYSWorkbench对主轴系统进行模态与瞬态分析。分析结果表明,主轴系统基频为451．93Hz、最大变形0．13μm。     

轴承过盈配合量对主轴动力学特性的影响

为探索轴承配合过盈量在转速和温升等因素影响下的变化规律及对主轴系统动力学特性的影响规律,首先建立了考虑转速引起的内圈离心膨胀和温升引起的热位移轴承过盈配合模型,然后将过盈配合模型耦合进Harries轴承动力学模型,建立了考虑轴承配合的轴承动力学模型,并基于Timoshenko理论建立机床主轴系统有限元模型.针对实验室自建主轴系统,进行了轴承配合过盈量对主轴动力学特性影响分析.结果表明:轴承内、外圈初始过盈量增加,原始接触角线性减小;初始过盈量在温升及离心力的双重影响因素下会增大;初始过盈量、内圈离心膨胀及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,轴承刚度增大导致主轴系统固有频率增加,相比较一、二阶固有频率,三、四阶固有频率受过盈量及其影响因素的影响较大.     

超低温高速混合式陶瓷轴承性能研究

为了改善超低温轴承在高速重载下的运转性能,利用混合式Si_3N_4陶瓷球轴承取代现有的9Cr18钢球轴承。对2种轴承工作在d_m·n值为2.14×10~6mm·r/min和最高2360 MPa接触应力条件下的运转性能参数进行了理论计算与分析。结果表明,混合式轴承中球的离心力不到钢轴承球的1/2,并且各球之间的差异以及球与套圈滚道接触角的变化明显小于全钢轴承,陀螺力矩和旋滚比也远小于全钢轴承。对轴承中球/环材料摩擦配副在常温和LN_2环境中的摩擦学性能进行了试验测试,表明Si_3N_4/9Cr18配副的摩擦系数始终比9Cr18/9Cr18配副稳定,且Si_3N_4球与9Cr18钢盘之间不会出现严重的粘着现象。在LN_2环境高速轴承台架上的考核中全钢轴承寿命不到8 min,而混合式轴承寿命超过了120 min,充分说明了在该工况下混合式轴承具有更优越的综合性能。     

发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性模糊控制方法的研究

为了进一步保障发动机主轴滚子轴承的加工质量,提出了发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性的模糊控制方法,构建了滚子轴承铣削加工模型,深入分析了铣削加工颤振产生的机理。基于模糊集合理论设计了模糊PID控制器,建立了颤振频率模糊PID控制流程,实现了对发动机主轴滚子轴承铣削加工稳定性的模糊控制。实验结果表明,应用提出方法后,能有效控制铣削加工颤振频率,滚子轴承表面振纹显著减少甚至消失。     

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.     

主轴部件动态特性的实验研究

记述了采用实验方法对复杂的主轴部件进行动态特性分析的原理和方法，并对轴承刚度等可能对主轴部件动态特性产生影响的因素进行了分析。     

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.     

转子-椭圆轴承系统混沌运动的研究

采用非线性油膜力数据库方法获得椭圆轴承的非线性油膜力,对转子－椭圆轴承系统的混沌运动进行了分析,数值计算得到了转子－椭圆轴承系统在某些参数域中的分叉图、轴心轨迹、相图、Poincare映射,时域波形和频谱图,直观显示了系统发生混沌运动的性态,为控制转子系统混沌运动的发性及动力学设计提供了理论基础。     

HTM125车铣复合加工中心主轴箱的动力学特性

目的分析HTM125重型双刀架五轴联动卧式车铣复合加工中心关键部件—主轴箱动力学特性,提供优化结构依据.方法应用Solidworks建立HTM125车铣复合加工中心主轴箱三维模型,并把建立的三维模型导入ANSYS Workbench中分别进行模态和谐响应的分析.结果得出车铣复合加工中心主轴箱的前6阶固有频率、振型云图以及关键点沿X、Y和Z向的幅频曲线.主轴箱前6阶振型云图表明了主轴箱发生共振时的振动趋势和箱体的薄弱环节,通过对主轴箱固有频率和关键点谐响应变形量的分析,得到了机床加工时主轴箱应该避开的激振力频率,保证了零件的加工精度.结论得到了主轴箱结构的动态特性参数,为后续主轴箱优化提供理论依据.