數控機床高速電主軸設計及靜動態(tài)特性分析.pdf

1、高速精密機床是當前重點發(fā)展的領域之一，高速電主軸作為高速數控機床的核心部件，其靜動態(tài)性能是影響加工精度和加工效率的重要因素，設計開發(fā)高性能電主軸，并進行系統(tǒng)性能的研究是一個新的研究課題，具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　本文針對某數控機床的需求，設計了一種高速電主軸，對主軸預緊、支撐跨距、軸承位置等關鍵部位結構以及電主軸的潤滑和冷卻方式進行了分析,按照靜動態(tài)特性分析的要求，對三維結構進行了適當的簡化，為有限元分析建立了基礎。

2、
　　將模型導入ANSYS有限元分析系統(tǒng)，考慮軸承結構特征和載荷方式，采用combined彈簧單元對軸承進行了簡化，并給出了彈簧剛度系數，形成了完整的有限元分析模型。通過對電主軸剛度分析計算，獲得了電主軸在特定靜態(tài)載荷下的端部位移及電主軸的剛度，分析計算結果表明所設計結構可以滿足實際要求。
　　對電主軸進行了模態(tài)分析，獲得電主軸各階振型及其振動頻率及主軸最低階臨界轉速，其值遠遠大于電主軸的最高轉速，說明電主軸能夠滿足抗震性要

3、求。
　　采用諧響應分析方法，研究了電主軸在工作頻率內（0?600 Hz)和0?5000 Hz內的響應情況，仿真結果表明，在0?600 Hz內電主軸前端位移最大，最大位移不會引起剛度過大損失，可以滿足生產要求。從0?5000 Hz電主軸在工作范圍內剛度損失很小，完全滿足生產條件。從0?5000 Hz內的響應結果看，電主軸從前端到后端各特殊節(jié)點受不同頻率影響的程度不同，主要表現(xiàn)在電主軸前端易受高階頻率的影響，而后端對低階頻率的反應比