数控车床主轴力学特性的有限元分析方法

应用有限元法对数控车床主轴单元进行静态以及动态特性分析.采用梁单元BEAM4和弹簧阻尼单元COMBIN14建模,对主轴在切削力作用下的变形情况进行了分析.采用实体单元SOLID45单元和弹簧阻尼单元COMBIN14建模,对主轴的振动模态进行了分析,并对固有频率随轴承刚度和悬臂长度的变化关系进行了研究.计算结果表明,应用这种建模方法分析机床主轴单元能够取得满意的计算结果.     

CK61200车床的关键结构设计及其主轴有限元分析

论文先简要介绍自行设计的CK61200系列(32t)重型数控车床的关键结构,包括双刀架及其控制系统和主轴,然后以该车床主轴为重点研究对象,在考虑加工工件自身重力的工况下,基于有限元理论,运用ANSYS Workbench软件对其进行静态、模态分析。在产品设计阶段,分析得出主轴的最大变形和最大应力,以此可以判断刚度是否足够;分析得出其固有频率和振型,以此可以避开共振区域。而上述求得的主轴动静态参数均在合理范围内,验证了主轴设计的合理性,为后续进行机床的整机有限元分析及优化设计奠定基础。     

CK6310型数控机床主轴箱动态特性研究

为了全面分析主轴箱的动态特性,掌握准确的动态参数,以CK6310型数控车床主轴箱为研究对象,采用Lanczos法有限元模态分析对其进行动态特性研究,并用模态实验验证了有限元模态分析的正确性,证明得到主轴箱的动态参数是可信的,为主轴箱结构改进提供了理论依据.     

车铣复合加工中心电主轴的稳定性分析和实验研究

电主轴单元是车铣复合加工中心的核心功能部件.利用ANSYS对电主轴系统完成了自由模态以及两种考虑轴承支承的约束模态分析.并针对电主轴单元进行了现场实验,测得主轴实际模态.综合分析理论计算与实验结果表明计算的自由模态与主轴实际模态区别较大,模态分析时必需考虑轴承的支承作用,并且用两组弹簧才能很好地模拟QBC型角接触球轴承组的支承约束.设计的电主轴满足工作要求.     

高速数控车床进给系统静动态特性分析

高速数控车床的进给系统是重要部件,其静动态特性对机床整体性能的影响非常突出,应用ANSYS软件对高速数控车床进给系统进行了有限元分析.为了提高分析效率,对高速数控车床进给系统原始设计进行了简化,这些简化均不会对整体应力分布有明显影响.建立了高速数控车床进给系统有限元模型,分析其静态特性.通过模态分析得到高速进给系统固有频率和主振型,为高速数控车床的动态性能评估提供依据.     

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ANSYS的HTM40100动静态特性分析

机床的动静态特性是影响机床性能的重要因素,以HTM40100卧式车铣复合加工中心整机为研究对象,采用有限元分析技术对整机及其床身、立柱、导轨、丝杠、尾台等主要部件进行了静力学分析和模态分析,对比分析了机床三个方向的静刚度,并得到系统前四阶模态的固有频率和阵型,发现立柱是影响整机动静态性能的薄弱环节,为设计人员改进其截面形状和筋型,提高机床的动静态特性提供了理论依据.     

车削中心主轴系统热特性有限元分析的研究

以精密车削中心主轴系统为研究对象,将有限元技术应用于其主轴系统的热特性研究,在机床热分析理论基础上,计算了液体动静压轴承内外壁的温度和主轴箱体的温度,建立并分析了主轴系统的稳态温度场和主轴的变形情况,为系统热补偿提供了理论依据.     

龙门五轴加工中心薄弱环节的改进设计

以某型龙门五轴加工中心为研究对象,采用有限元分析的基本理论对整机进行动静态特性分析。建立了有限元模型,并对其进行了3个方向静刚度的对比分析,结合前4阶模态振型找出了影响整机动静态特性的薄弱环节——横梁,在不改变原有横梁结构基础上提出了3种优化方案。结果表明:改进结构3最为合理,并通过静变形量实验验证了改进后结构的正确性,从而提高了整机的动静态特性。     

超精密空气静压主轴的模态试验分析

以超精密空气静压主轴为研究对象,运用模态试验方法分析其动力学特性,获得结构的模态参数及径向、止推轴承气压变化对转子各阶频率的影响,为修正主轴的动力学仿真模型提供了参考,为评价和优化主轴性能、提高静压支承技术水平提供了支持。     

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。     

送纸机构主轴复合材料模态分析的线性等效研究

送纸机构主轴是由钢材料和橡胶材料复合而成的,其动态特性直接影响到印刷精度.利用ABAQUS和COSMOSWORKS对送纸机构主轴进行线性等效模态分析,计算出前10阶固有频率和振型,并与实际模型仿真结果进行对比.结果表明:该等效方法具有较好的精度,能够满足工程的需要.     

在随机载荷下构件的动态有限元分析及疲劳强度计算

在工程中,很多机械构件都承受随机载荷。本文通过对φ1200圆锥破碎机测试,对设备中的动锥部分进行了动、静态有限元计算。应用SAP5线性有限元程序,通过模拟动力环境,计算出主轴在旋转过程中的应力变化情况,从而得出最大应力方向和应力谱,並用雨流法对其进行了疲劳强度计算。同时对动锥模态也进行了计算和分析。     

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。     

浅谈数控车床主轴轴承的检测与定向装配

主轴系统是数控车床机械部分中的关键部位,其装配精度直接影响到机床的加工精度,而主轴轴承的选型、测量、装配方法至关重要。介绍一种数控车床主轴轴承的检测与定向装配方法,装配后主轴精度高,轴承使用寿命长,性能稳定。     

数控铣床主轴系统动态刚度可靠性概率设计

针对数控铣床主轴系统是在变化复杂的、非简谐力的激励下振动,而与该振动特性密切相关的主轴滚动轴承的刚度又不是一个定值,而是载荷的函数的特点,以某数控铣床主轴系统为研究对象,基于概率有限元理论、瞬态响应有限元分析理论及轴承动刚度理论,将有限元分析软件ANSYS10.0中的瞬态响应分析方法与Monto-Carlo模拟方法相结合,对机床主轴系统进行了动刚度可靠性概率有限元计算,得出了在主轴系统中,对其动刚度影响最为敏感的几何因素是主轴前支承处的半径,其次是主轴前端半径以及对主轴系统动刚度影响最为敏感的刀具因素是铣刀杆的悬伸量,其次是铣刀杆半径的结论.     

数控车床主轴密封结构的改进设计

机床主轴一般采用非接触迷宫式密封结构，切削液容易进入主轴箱体内，引起轴承锈蚀。为解决这一问题，对数控车床主轴结构、漏液原因及密封原理进行了理论研究；以某型数控车床为研究对象，分析了该主轴密封结构存在的问题，重新设计迷宫式密封结构，并设计了安装在前端的密封装置。改进后的数控车床主轴由气幕密封、密封圈密封和迷宫式密封形成三重密封结构。使用效果表明，改进后的结构有效地解决了数控车床主轴密封的问题     

偏斜状态下动静压轴承性能分析

本文分析了动静压轴承的偏斜情况及相应的偏斜量，应用有限差分法求妥雷诺方程，得到了动静压轴承在不同偏斜量下的静，动特性，从而找出了偏斜对动静压轴承特性的影响规律。     

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。     

数控车床主轴回转精度寿命的灰色预测

将数控车床主轴回转精度的过去及现在已知的或非确知的情况,视作一个灰色系统。通过定期检测5台同一型号数控车床主轴的径向跳动误差、轴向窜动误差和卡盘端面跳动误差值,构成原始等间隔数据序列。据此建立灰色系统GM(1,1)模型,求解灰色系统的微分方程。结果表明:通过残差模型的修正提高了计算精度;修正后的GM(1,1)模型可用来预测数控车床的主轴回转精度寿命,为数控车床的后期检修周期、更换主轴轴承、恢复机床精度提供了依据。