高速电主轴动静态特性分析及实验研究

发布时间：2023-05-13 08:35

　　机床作为工作母机,在国民经济各个领域广泛应用,以高速度、高精度、高效率为代表的数控机床是一个国家技术水平和综合实力的集中体现。高速电主轴是数控机床实现高速高效的重要动力部件,其性能直接影响数控机床的整机特性和加工产品的质量。本文以某型号电主轴为对象,基于LMS Virtual.Lab分析软件,采用六自由度弹簧单元代替支承轴承,建立了电主轴三维有限元仿真模型。分析了电主轴结构布局形式、轴承选择和润滑冷却方式,根据电主轴结构特点,通过有限元静力分析,获得了电主轴的静刚度。研究了轴承预紧力以及轴承位置对静刚度的影响,研究结果表明,主轴静刚度会随着前后轴承预紧力的增加而增大;相较后轴承,前轴承位置对电主轴静刚度影响较大,进而提出了提高电主轴静刚度的方法。构建了电主轴动力学方程,完成了电主轴模态和谐响应分析,研究了轴承预紧力以及轴承位置对电主轴固有频率的影响,获得了主轴各阶固有频率会随轴承预紧力的增加而增大;相较前轴承,后轴承位置对电主轴固有频率影响较大的结论。完成了电主轴的静刚度、模态和空载振动实验。通过对电主轴径向和轴向加载实验,分别得到了径向和轴向静刚度。基于LMS实验测试系统,采用锤击法...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 高速电主轴发展概述
        1.2.1 高速电主轴基本概念
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 本课题来源和主要研究内容
2 高速电主轴静特性研究
    2.1 电主轴结构特点
        2.1.1 电主轴布局方式
        2.1.2 电主轴轴孔直径和跨距
        2.1.3 电主轴轴承选择
        2.1.4 电主轴润滑冷却方式
        2.1.5 电主轴动平衡技术
    2.2 电主轴有限元模型建立
    2.3 电主轴静态变形分析
        2.3.1 电主轴受力分析
        2.3.2 静态变形仿真结果分析
    2.4 轴承预紧力及轴承位置对静刚度的影响
        2.4.1 轴承预紧力对静刚度的影响
        2.4.2 轴承位置对静刚度的影响
        2.4.3 提高静刚度的措施
    2.5 本章小结
3 高速电主轴动特性研究
    3.1 电主轴动力学方程
        3.1.1 电主轴运动方程
        3.1.2 电主轴固有频率和临界转速
    3.2 电主轴动态特性分析
        3.2.1 模态分析
        3.2.2 临界转速
        3.2.3 电主轴谐响应分析
    3.3 轴承预紧力及轴承位置对固有频率的影响
        3.3.1 轴承预紧力对固有频率的影响
        3.3.2 轴承位置对固有频率的影响
        3.3.3 提高电主轴动态特性的方法
    3.4 本章小结
4 高速电主轴静动特性实验研究
    4.1 电主轴静刚度实验
        4.1.1 实验方案
        4.1.2 实验结果分析
    4.2 电主轴模态实验
        4.2.1 模态实验系统
        4.2.2 自由模态实验
        4.2.3 实验数据分析
        4.2.4 约束模态实验
    4.3 电主轴空载振动实验
        4.3.1 实验方案
        4.3.2 实验数据分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
硕士期间发表论文及科研成果



本文编号：3815595