角接触球轴承—电主轴多体动力学分析

发布时间：2017-08-15 12:38

  本文关键词：角接触球轴承—电主轴多体动力学分析

  更多相关文章： 角接触球轴承 电主轴 多体动力学 ADAMS 刚柔耦合动力学模型

【摘要】：电主轴是电主轴单元的简称,其是数控机床的核心部件。数控机床是制造业的核心设备,高性能的数控机床是一个国家的战略性产品。机床主轴由机械式主轴发展到电主轴,带来了加工行业的加工质量及加工效率的极大提高。电主轴具有结构紧凑、重量轻、震动小、噪音小、惯性小、转速高、功率大等一系机械式主轴难以比拟的优点。电主轴目前有以下研究热点：电主轴的支撑技术、电主轴的驱动技术、电主轴的测控技术及电主轴的冷却技术等。本论文主要以某公司生产的中小型铣削电主轴——80XD24为研究对象研究电主轴的支撑技术。 本文来源于国家自然科学研究基金项目“机械系统中滚动轴承多体接触动力学研究”(编号11002062)和昆明理工大学引进人才基金“大型滚动轴承柔性多体动力学研究”(编号KKSA20091026)。 本论文主要研究内容如下： (1)建立B7004C和B7002C的多体动力学模型。根据轴承工作方式,对轴承零件施加运动副及约束副。设定工况对轴承模型进行仿真计算,将仿真计算结果与轴承动态响应实验结果对比分析,验证轴承多体动力学模型的正确性。 (2)对轴承多体动力学模型柔性化。轴承一般由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。在工作条件下,保持架的宏观变形比较明显,忽略保持架的柔性特性将对模型造成较大影响。80XD24电主轴所用轴承保持架为实体保持架,对保持架进行模态分析,获得实体保持架的模态特性。 (3)对电主轴中轴部件进行简化及柔性化。驱动电机转子过盈配合与电主轴轴零件,对轴柔性化前需要将驱动电机转子简化,而后对简化的轴部件进行柔性化。 (4)组合轴承及轴实体模型,生成电主轴的多刚体动力学模型和刚柔耦合动力学模型,在几种典型工况下对两种模型进行仿真,并对比分析仿真结果。 本文主要研究了角接触球轴承多体动力学建模方法、多刚体角接触球轴承模型与刚柔耦合角接触球轴承模型的分析结果分析、多刚体电主轴模型与刚柔耦合电主轴模型的分析结果分析等问题。经过以上问题的发现与解决过程,对轴承的正确应用及维护意识进一步提高,对轴承的设计及制造有重要参考意义。
【关键词】：角接触球轴承 电主轴 多体动力学 ADAMS 刚柔耦合动力学模型
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH113;TG659
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 概述12-14
• 1.2 轴承的国内外研究现状14-15
• 1.2.1 轴承国内的研究现状14
• 1.2.2 轴承国外的研究现状14-15
• 1.3 电主轴的发展现状及研究分析方法15-18
• 1.3.1 电主轴产品的发展15-16
• 1.3.2 电主轴的静力学分析方法16-18
• 1.3.3 电主轴的多体动力学分析方法18
• 1.4 课题研究的意义及来源18-19
• 1.5 课题研究内容19-22
• 第二章 多体系统动力学理论22-28
• 2.1 多体系统动力学理论的发展22-23
• 2.2 多体系统动力学基础理论23-27
• 2.2.1 多刚体动力学基础理论23-24
• 2.2.2 多柔体系统动力学理论24-27
• 2.3 多体系统动力学软件27-28
• 第三章 角接触球轴承动力学分析28-50
• 3.1 引言28
• 3.2 角接触球轴承多刚体动动力学分析28-39
• 3.2.1 Hertz点接触理论28-32
• 3.2.2 角接触球轴承的结构参数32-33
• 3.2.3 轴承接触刚度计算33-34
• 3.2.4 角接触球轴承多刚体动力学模型34-35
• 3.2.5 角接触球轴承多刚体动力学分析35-39
• 3.3 角接触球轴承刚柔耦合动力学分析39-49
• 3.3.1 轴承保持架的研究现状39
• 3.3.2 保持架自由模态特性39-40
• 3.3.3 轴承保持架的有限元模型40-41
• 3.3.4 实体保持架的自由模态特性41-43
• 3.3.5 实体保持架柔性体模型43-45
• 3.3.6 角接触球轴承刚柔耦合动力学仿真结果45-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 角接触球轴承动态响应实验测试与分析50-56
• 4.1 实验目的50
• 4.2 实验设备和实验方法50-52
• 4.2.1 实验设备50-52
• 4.2.2 实验方法52
• 4.3 实验结果及分析52-55
• 4.3.1 实验结果52-53
• 4.3.2 仿真计算结果53-54
• 4.3.3 实验结果分析54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 电主轴动力学分析56-82
• 5.1 引言56
• 5.2 电主轴多刚体动力学分析56-63
• 5.2.1 电主轴多刚体动力学模型的简化56-57
• 5.2.2 载荷对电主轴回转精度的影响57-59
• 5.2.3 转速对电主轴回转精度的影响59-63
• 5.3 电主轴刚柔耦合动力学分析63-81
• 5.3.1 轴部件的有限元模型63-66
• 5.3.2 轴部件的柔性化模型66-69
• 5.3.3 电主轴刚柔耦合动力学简化模型69-70
• 5.3.4 载荷对电主轴回转精度的影响70-73
• 5.3.5 转速对电主轴回转精度的影响73-81
• 5.4 本章小结81-82
• 第六章 结论与展望82-84
• 6.1 本论文的主要研究内容及研究成果82-83
• 6.2 后续研究展望83-84
• 致谢84-86
• 参考文献86-90
• 附录 攻读硕士学位期间发表学术论文和参与的科研项目90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谢鹏飞;苏敏;姜艳红;梁晓东;邓四二;;基于ADAMS的双半内圈角接触球轴承动态性能分析[J];轴承;2010年08期

2 罗祝三,吴林丰,孙心德,高向群,罗祝三;轴向受载的高速球轴承的拟动力学分析[J];航空动力学报;1996年03期

3 李锦标,吴林丰;高速滚子轴承的动力学分析[J];航空学报;1992年12期

4 郭大庆;吴玉厚;;陶瓷轴承电主轴主轴的振动模态分析[J];机电产品开发与创新;2006年01期

5 孙长青;吴玉厚;;电主轴的安装对其动态精度的影响[J];机电产品开发与创新;2006年03期

6 陈洁清;王艳春;;电主轴系统的最佳预紧力研究[J];机电工程技术;2007年07期

7 吴林丰,方宁;高速向心滚子轴承准动力学分析[J];南京航空航天大学学报;1993年03期

8 常瑛;王世琥;;球轴承润滑对电主轴的振动分析[J];机械与电子;2013年05期

9 苏宇锋;袁文信;苏六帅;刘德平;汪玉平;;高速电主轴系统的热瞬态分析[J];机床与液压;2013年13期

10 吴腾庆;刘恒;景敏卿;陈增凡;樊红卫;;高速电主轴支承刚度计算及模态分析[J];机械设计与制造;2013年08期

，

本文编号：678229