基于球軸承剛度計算的電主軸結構分析與優(yōu)化.pdf

1、電主軸技術是隨著高速磨削等現(xiàn)代化制造技術以及高速CNC 加工中心的發(fā)展和需求而發(fā)展起來的，隨著電主軸轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高，高速電主軸的應用越來越廣泛。
　　 高速電主軸的工作轉(zhuǎn)速常接近于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速，因此，需要對電主軸的結構，固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速等動態(tài)性能進行分析計算。
　　 本文利用球軸承分析計算的基本理論與方法，在分析角接觸球軸承內(nèi)部靜力學及動力學狀態(tài)和進行靜、動剛度計算的基礎上，應用有限元分析軟件ANSYS

2、 建立電主軸球軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的參數(shù)化有限元模型，以提高電主軸靜剛度為優(yōu)化目標，對電主軸結構進行優(yōu)化分析，使電主軸結構更緊湊，固有頻率及臨界轉(zhuǎn)速更高，振動特性更好，尤其是其在臨界轉(zhuǎn)速內(nèi)的振動特性。本文具體工作如下：
　　 以Hertz 彈性接觸理論為基礎，對球軸承的幾何關系，接觸應力變形及載荷分布進行介紹。以角接觸球軸承為研究對象，分析其在徑向、軸向、軸向預緊及聯(lián)合載荷作用下的受力變形情況，得到其靜剛度。并進一步考慮了角接觸球軸承

3、高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力、陀螺力矩及其內(nèi)部運動時產(chǎn)生的摩擦力，對高速時角接觸球軸承內(nèi)部的動力學狀態(tài)與動剛度進行分析計算。
　　 利用角接觸球軸承剛度分析的結果，在有限元軟件ANSYS中建立電主軸球軸承—
　　 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的參數(shù)化有限元模型，并以提高電主軸靜剛度為優(yōu)化目標，對電主軸支承跨距和電機安裝位置進行優(yōu)化分析計算，使電主軸的靜剛度提高了7.81％，并對優(yōu)化前后的電主軸系統(tǒng)進行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)其頻率增大，其中一階固有頻率增大