机床主轴静动态性能研究及优化设计

发布时间：2017-04-13 10:22

  本文关键词：机床主轴静动态性能研究及优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机床主轴系统的静动态性能对机床加工性能的影响至关重要。因此机床主轴系统的静动态性能分析在机床的设计中占据着重要地位。利用有限元分析软件来进行主轴系统的静动态性能研究和优化设计,可以显著提高主轴设计的水平,减少设计时间、降低设计成本。 本文针对XH2320/4铣床,以改善主轴静动态特性、提高机床加工性能为研究目的,利用有限元分析软件ANSYS进行了主轴系统的性能分析和优化设计。论文取得以下研究成果： (1)将主轴和轴承的结合面视为弹簧-阻尼连接,合理的确定了载荷、轴承支承刚度和主轴约束条件,选定了单元类型,建立了精确的机床主轴系统有限元分析模型。 (2)轴承刚度的计算是开展主轴性能研究的基础。对轴承刚度的计算进行研究,基于有限迭代法原理,对机床主轴的轴承刚度进行计算。 (3)通过对主轴系统的静力学分析、模态分析和谐响应分析,得到了主轴的静刚度、固有频率和谐响应峰值。并分析了轴承刚度对主轴静动态性能的影响。 (4)利用ANSYS的(?)APDL参数化语言,建立主轴系统的参数化有限元模型。对主轴系统进行了优化设计,使得主轴结构变轻,并具有更好的静动态性能。
【关键词】：主轴系统 有限元分析 轴承刚度 静动态特性 优化设计
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG502.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究意义10-11
• 1.2 国内外研究状况11-13
• 1.3 课题主要研究内容13-14
• 第二章 主轴有限元模型14-23
• 2.1 有限元单元法的基本理论14-16
• 2.1.1 有限元基本假设14
• 2.1.2 有限元基本方程14-16
• 2.2 主轴模型的建立16-21
• 2.2.1 主轴结构16-17
• 2.2.2 有限元模型的简化17-18
• 2.2.3 结合部动力学模型的建立18
• 2.2.4 系统中各部分单元的选定及材料属性18-20
• 2.2.5 轴承单元的建立20-21
• 2.3 有限元模型网格划分21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 轴承刚度分析23-31
• 3.1 轴承刚度的理论计算23-24
• 3.2 有限迭代法24-26
• 3.3 工作状态轴承刚度的计算26-30
• 3.3.1 主轴的受力分析26-27
• 3.3.2 确定轴承预紧力27
• 3.3.3 轴承初始刚度确定27-29
• 3.3.4 迭代计算轴承刚度29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 主轴系统静动态性能分析31-46
• 4.1 主轴系统的静动态性能要求31
• 4.1.1 主轴系统的静态特性要求31
• 4.1.2 主轴系统的动态特性要求31
• 4.2 主轴系统静态性能分析31-35
• 4.2.1 主轴静刚度31-32
• 4.2.2 较核主轴强度32-33
• 4.2.3 轴承刚度对主轴静态特性的影响分析33-35
• 4.3 主轴系统动态性能分析35-45
• 4.3.1 模态分析35-42
• 4.3.2 谐响应分析42-43
• 4.3.3 轴承刚度对主轴动态性能的影响43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 主轴结构的优化设计46-54
• 5.1 优化设计的数学模型46-47
• 5.2 ANSYS优化设计的步骤47-48
• 5.3 主轴的参数化优化设计48-52
• 5.3.1 参数化有限元模型48-50
• 5.3.2 优化方法和工具50
• 5.3.3 设计变量的选择50-51
• 5.3.4 主轴的单目标优化51-52
• 5.3.5 权系数的确定52
• 5.4 优化结果52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第六章 总结与展望54-56
• 6.1 主要工作及结论54
• 6.2 展望54-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 攻读学位期间发表学术论文61

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈晓辉;曲轴圆角滚压机床主传动系统静动态特性分析及优化设计[D];武汉理工大学;2013年

  本文关键词：机床主轴静动态性能研究及优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：303368