加工中心主轴载荷谱编制及疲劳寿命预测研究

发布时间：2017-04-12 12:59

  本文关键词：加工中心主轴载荷谱编制及疲劳寿命预测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数控机床的可靠性是由数控机床关键功能部件的可靠性决定的。加工中心主轴作为加工中心的关键功能部件,提高其可靠性的意义就显得尤为重要。为了提高加工中心主轴的可靠性,本文对加工中心主轴载荷谱的编制方法进行了研究,编制了加工中心主轴载荷谱,结合载荷谱对加工中心主轴进行了疲劳寿命预测,为主轴的可靠性设计提供参考。对载荷谱的研究现状进行了分析,总结了现有机械产品通用载荷谱编制流程,在总结中指出加工中心载荷谱编制方法相对其他机械产品载荷谱编制方法的独特性。对典型工况工艺参数的确定方法进行了研究。为确保典型工况的载荷可以代表加工中心所受的全部载荷,采用数理统计的方法对通过经验公式计算得到的特征切削载荷进行了统计分析,建立了特征切削载荷的概率分布模型。利用特征切削载荷的概率分布模型确定了典型工况工艺参数。结合典型工况工艺参数进行了切削试验。搭建了切削力测试平台,试验过程中通过Kistler测力仪对加工中心在典型工况下的载荷情况进行了采集,对采集得到的载荷数据进行了信号处理。对加工中心主轴载荷谱的编制方法进行了研究。选取雨流计数法对切削载荷测试信号进行了计数处理,对切削载荷的均幅值进行了统计分析,建立了各种加工方式各类切削载荷均幅值的联合概率分布函数,并利用分布函数对载荷谱进行了参数化外推处理,建立了主轴疲劳寿命预测载荷谱。利用载荷谱对主轴进行了疲劳寿命预测。分析主轴工作过程中的受力情况,利用有限元分析软件Patran,结合载荷谱最值对主轴进行了静态特性分析,确定了造成主轴疲劳失效的切削载荷。利用Goodman准则建立了对主轴疲劳寿命预测的八级程序加载谱。并采用疲劳分析软件MSC.Fatigue对主轴疲劳寿命进行预测,找出了主轴可能出现疲劳失效的部位。
【关键词】：加工中心 主轴 载荷谱 编制方法 疲劳寿命
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景与课题来源10-11
• 1.1.1 课题研究背景10
• 1.1.2 课题来源10-11
• 1.2 课题研究目的和课题研究意义11
• 1.3 载荷谱编制方法国内外研究现状11-15
• 1.3.1 载荷谱研究现状11-13
• 1.3.2 载荷谱编制方法研究现状13-14
• 1.3.3 数控机床载荷谱的应用研究现状14-15
• 1.4 本文主要研究内容15
• 1.5 本章总结15-16
• 第2章 切削试验用工艺参数的确定16-28
• 2.1 典型行业工艺数据采集16-17
• 2.2 计算各种切削方式的时间比例17-19
• 2.3 特征切削载荷的计算19-20
• 2.4 建立特征切削载荷的概率分布模型20-25
• 2.5 切削试验用工艺参数的确定25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 切削试验与试验数据处理28-38
• 3.1 切削力测试试验台搭建28-30
• 3.2 试验方案30-33
• 3.2.1 切削试验记录对象的确定30-33
• 3.2.2 采样频率的确定33
• 3.2.3 试验步骤33
• 3.3 试验数据预处理33-35
• 3.3.1 奇异点去除33-34
• 3.3.2 信号滤波34-35
• 3.4 切削试验载荷数据分类合成35-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第4章 加工中心主轴疲劳寿命预测载荷谱的编制38-54
• 4.1 切削试验载荷数据雨流计数统计38-41
• 4.1.1 雨流计数法原理38-40
• 4.1.2 雨流计数结果40-41
• 4.2 载荷数据统计分析41-45
• 4.3 均幅值二维谱的编制45-53
• 4.3.1 载荷谱外推46-47
• 4.3.2 载荷划分区间47
• 4.3.3 主轴疲劳寿命预测均幅值二维谱的编制47-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 主轴疲劳寿命预测54-68
• 5.1 加工中心主轴结构介绍和受力分析54-56
• 5.1.1 加工中心主轴结构介绍54
• 5.1.2 加工中心主轴的受力分析54-56
• 5.2 主轴静态特性有限元分析56-60
• 5.2.1 主轴静态特性分析前处理56-58
• 5.2.2 主轴静态特性分析结果58-60
• 5.3 主轴疲劳性能分析60-66
• 5.3.1 主轴疲劳寿命预测载荷谱建立61-62
• 5.3.2 主轴疲劳寿命预测62-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第6章 总结与展望68-70
• 6.1 论文总结68-69
• 6.2 论文展望69-70
• 参考文献70-74
• 附录 174-76
• 攻读硕士学位期间的研究成果76-78
• 致谢78

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本文编号：301285