基于有限元法的機(jī)床主軸特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著高速數(shù)控機(jī)床的不斷發(fā)展，對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸的性能要求也開(kāi)始逐漸提高。機(jī)床主軸的動(dòng)靜態(tài)性能直接影響加工系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。因此，在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)階段有必要對(duì)機(jī)床主軸進(jìn)行相關(guān)的性能校核。同時(shí)，為了滿(mǎn)足既能縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期又能降低成本的要求，需要在機(jī)床主軸的分析與優(yōu)化系統(tǒng)等方面進(jìn)行必要的研究。
　　本課題以HTC3250μn和HTC2550hs高速精密數(shù)控車(chē)削中心為依托，利用有限元軟件對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸的動(dòng)靜態(tài)特性進(jìn)行了相應(yīng)的分析。依據(jù)分析結(jié)

2、果并結(jié)合ANSYS軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，對(duì)機(jī)床主軸的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化，最終建立起針對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸的分析與優(yōu)化系統(tǒng)。課題主要研究工作如下:
　　(1)研究靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)平衡的有限元方程。利用參數(shù)化建模技術(shù)，建立能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際加工過(guò)程的機(jī)床主軸參數(shù)化有限元分析模型。
　　(2)對(duì)機(jī)床主軸的兩種靜態(tài)特性的有限元分析方法進(jìn)行比較，對(duì)比不同軸承等效方式下的分析結(jié)果，得到較為精確的有限元分析模型和機(jī)床主軸靜剛度。
　　(3)對(duì)機(jī)

3、床主軸進(jìn)行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，得到機(jī)床主軸的臨界轉(zhuǎn)速和動(dòng)剛度等重要?jiǎng)討B(tài)特性參數(shù)。
　　(4)結(jié)合機(jī)床主軸性能分析中所得到的固有頻率和靜力變形等參數(shù)，利用ANSYS軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，針對(duì)體積和幅值進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　(5)采用Visual C++6.0與ANSYS聯(lián)合開(kāi)發(fā)的方式，開(kāi)發(fā)針對(duì)機(jī)床主軸的性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件。
　　本文的研究對(duì)于提高機(jī)床主軸的設(shè)計(jì)與性能分析效率，有限元方法的普及、增強(qiáng)企業(yè)對(duì)