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.     

基于iSIGHT的主轴动静态性能优化设计方法

主轴的变形和振动是影响机床加工质量和切削效率的主要因素之一.为提高主轴的静动态性能,提出了一种基于iSIGHT多学科优化集成软件环境的主轴结构优化设计方法和系统仿真流程.利用iSIGHT和APDL构建了一套结构优化集成系统,实现机床主轴的多目标优化设计.针对某型号卧式加工中心的主轴,应用自适应模拟退火算法对其结构参数进行优化.分析结果表明机床主轴动静态性能有一定程度的提高,优化方法是可行有效的.     

高速加工中心主轴系统动力学建模及优化设计

建立了DMU-70V五轴数控高速加工中心主轴-夹具-刀具系统的有限元模型，并利用动态测试的方法对有限元计算结果进行验证；以提高低阶固有频率作为动态优化目标函数，对主轴系统进行了优化设计。     

基于ANSYS Workbench的微型数控车床主轴动静态性能分析

数控机床主轴的结构特性对其加工精度具有重要影响。根据自行设计的微型数控车床的主轴结构特征,应用有限元分析软件ANSYS Workbench对其主轴进行了动静态性能分析。通过对微型数控车床主轴的静力分析、疲劳分析的和模态分析,得到其动静态特性参数。在静态特性分析中将轴承约束等效为刚性约束,在模态分析中将轴承约束等效为弹簧单元的弹性约束,求主轴约束模态,进而求其临界转速。求得主轴动静态特性参数均在合理的范围内,验证了主轴设计的合理性,为后续进行微型数控车床整机的动静态特性研究与优化设计奠定了基础。     

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.     

基于模态和灵敏度的主轴箱有限元分析与优化设计

以CJK6132数控车床主轴箱箱体作为主要研究对象,利用ANSYS Workbench对主轴箱箱体进行三维实体建模,对主轴箱进行动静态分析。根据有限元分析结果,以主轴箱箱体壁厚作为设计变量,箱体质量、应力、应变、第一阶固有频率作为输出参数,利用设计变量与输出参数之间的灵敏度大小简化需优化的模型,在保证主轴箱动静态特性的基础上以主轴箱质量最小为优化目标,运用多目标多尺寸的优化分析,对主轴箱箱体进行有限元分析及优化设计。根据主轴箱优化结果,综合考虑主轴箱的实际工作情况,修改主轴箱箱体的结构,得到优化后的主轴箱模型结构。结果表明,优化后箱体的结构刚度、强度变化不大,固有频率有所降低,重量减轻了12.54%。     

HDBS-63高速卧式加工中心主轴箱多目标优化设计

以高速卧式加工中心主轴箱为研究对象,利用三维造型软件Pro/E建立了主轴箱的参数化模型.利用有限元软件ANSYS对主轴箱进行了静力分析和模态分析,得到了其变形、固有频率和振型图.根据实验分析的原理和有限元分析结果,选取了9个设计参数和5个目标参数,在保证主轴箱刚度的前提下,对主轴箱进行了多参数多目标的优化设计.优化后的主轴箱重量降低、刚度提高.本文的优化方法为加工中心其他部件的优化设计提供了可借鉴的方法.     

基于ANSYS Workbench的压缩机拆解设备主轴有限元分析

针对大量废弃的家电产品压缩机,设计了一种压缩机智能拆解设备。基于ANSYS Workbench仿真软件对拆解设备的关键部件主轴进行了有限元分析,构建了主轴的三维模型;分析了主轴的静态性能,研究了主轴在工作过程的弯曲刚度和扭转刚度;在实际边界约束条件下对主轴进行了模态分析,得到了主轴的前六阶固有频率和振型,通过一阶临界转速判定了主轴是否存在共振的可能性;以主轴支撑跨距为变量、弯曲刚度为目标,对主轴支撑跨距进行了优化设计。试验结果表明:进行有限元分析和优化后的主轴在压缩机拆解过程中具有良好的精度和稳定性,拆解效果满足要求。     

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。     

镗铣加工中心主轴热特性分析

应用有限元方法对卧式镗铣加工中心主轴进行建模,通过对主轴模型导热系数等参数的计算、热边界条件的确定,以及机床主轴轴承在不同转速下发热功率的计算结果,运用ANSYS Workbench对模型进行网格划分,并对其进行了热特性分析。结果表明:3号轴承发热量较大,对主轴温度场分布有着较大的影响,在机床主轴设计过程中,可以考虑通过改善冷却条件、热误差补偿等手段对主轴进行温度控制,以减小对机床加工精度的影响;轴承的发热量随着主轴转速的提高而提高,系统的热平衡温度也随之提高,达到热平衡所需时间也变长。分析结果为机床主轴的设计以及结构优化提供参考。     

Optimum design of headstocks of precision lathes

The optimum designs of headstocks of precision lathes are studied. Three different outer shapes of headstocks are explored. Thermal deformations due to heat generated by spindle bearings are considered. The objective is to minimise the overall deflection of the workpiece at the cutting point. The constraint is to force the fundamental natural frequency much greater than the working frequency in order to reduce dynamic deflections. The design variables include the shape dimensions, the locations of the spindle bearings, the stiffnesses of the spindle bearings, the dimensions of the fins and the locations of the fins. The genetic algorithm is utilised to solve these mixed-variable optimisation problems. Optimum solutions for the three different types of headstocks are found and discussed.     

XM2309定梁龙门铣磨床铣削主轴的有限元分析

针对定梁龙门铣磨床铣削主轴系统,应用ANSYS有限元分析软件,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承的方法,建立了主轴系统的有限元分析模型.依据主轴系统的典型工况条件,对主轴系统静态特性进行了分析,得出了主轴系统的静态应力及变形,结果表明主轴的静态力学性能满足设计要求.通过对主轴系统动态特性的分析,获得了主轴系统的固有频率及振型,主轴临界转速远大于其工作转速,不会发生共振.分析结果也为主轴系统的进一步优化设计提供了理论依据和指导.     

基于有限元的140 kN摩擦焊机主轴箱响应面优化分析

以140 kN连续驱动摩擦焊机主轴箱为研究对象,应用有限元分析软件对主轴箱进行了静、动态相关特性的分析。为提高主轴箱综合力学性能,并实现主轴箱箱体材料的合理利用,以箱体壁厚等7个结构参数为设计变量进行了中心复合实验设计。根据得到的数据结果,基于Kriging插值法建立了主轴箱的响应面模型,并对各设计变量进行了灵敏度分析。利用多目标遗传算法完成了主轴箱的优化设计,与原结构方案相比主轴箱箱体减重16.6%,实现了焊机轻量化设计。经过对主轴箱响应面模型拟合精度的校验,验证了CCD实验法与Kriging插值法相结合可高效精准地完成主轴箱响应面模型的建立。因此这一优化方法同样适用于其他类型的机床零部件的设计。     

基于传递矩阵法的滚刀主轴动态特性分析

机床主轴的动态特性直接影响机床的加工质量、效率和稳定性。针对直驱式滚刀主轴的结构特点,应用传递矩阵法对该主轴系统中各个典型单元的状态进行了数学描述,并建立了该主轴系统的传递矩阵方程。通过Matlab编程求解出系统的固有频率和切削点的振幅,并着重分析了该主轴系统的主要设计参数对系统动态性能的影响规律,为主轴系统动态设计及优化提供了理论依据。     

永磁同步电主轴电机电磁与控制策略仿真分析

以一种新型卧式永磁同步动静压电主轴为研究对象,对电主轴电机进行电磁及控制策略设计与分析。对电机的主要尺寸和转子、定子等结构的电磁参数进行数值计算,利用ANSYS Maxwell软件对电机进行有限元仿真。针对电机结构特点,设计滑模转速控制/前馈解耦内模-PI电流控制的控制策略。利用MATLAB/Simulink软件搭建永磁同步电机控制系统仿真模型,并进行仿真分析。仿真结果验证了该设计方案的可行性,为电主轴电机及其控制系统的研制提供参考。     

14t摩擦焊机主轴的多工况静动态特性研究

以自行设计的14 t连续驱动摩擦焊机主轴结构为研究对象,应用有限元分析软件对主轴进行多工况下的静动态相关特性研究。在静态特性方面,运用ANSYS的子模型分析技术研究主轴多工况下的刚度、强度与疲劳等静力学特性。与传统研究方法相比较,该方法提高了求解效率与精度。基于此,对焊机主轴结构设计的合理性进行验证。在动态特性方面,对主轴约束模式下的前6阶固有频率进行计算,与临界转速对比后,验证了主轴设计的安全性。     

摩托车左、右握把的检具设计及应用

机械结构动态设计是以计算机仿真、建模为基础,集计算机技术、机械动力学,有限元和优化设计为一体,由多学科知识组成的综合系统技术。根据摩托车握把的运动原理,通过CAD技术对机构仿真运动分析,得出了精准的动态尺寸,也优化了检具结构设计,缩短了产品开发周期,保证了生产质量和效率。     

基于恒主轴电流的机床自适应控制系统的设计

以TwinCAT3开放式数控系统为平台,设计一套恒主轴电流自适应加工系统。系统功能是在用户输入期望的目标负荷条件下,计算出合理的进给速度。首先研究机床主轴系统的力学关系以及主轴电机电流与切削负荷的关系;其次进行自适应控制系统方案的设计,采用离散非线性系统的自适应RBF控制;最后利用TwinCAT3能与Simulink进行实时通信的优点,通过搭建Simulink模型的方法实现了系统的设计,并且考虑了负荷突变的情况。最后通过具体加工,验证了系统的有效性。     

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。