本文以數(shù)控自動(dòng)裝卸立式機(jī)床主軸系統(tǒng)為研究策略,，探討主軸結(jié)構(gòu)規(guī)劃對(duì)主軸系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗振性的影響,。將主軸和支撐軸承簡(jiǎn)化為彈性系統(tǒng),，并以主軸旋轉(zhuǎn)的離心力作為預(yù)應(yīng)力進(jìn)行分析,，為主軸零件的分析提供了新的分析思路,。有限元法被廣泛應(yīng)用于機(jī)械工程的分析和計(jì)算中,。本文對(duì)機(jī)床主軸進(jìn)行了有限元分析,。主要要求是建立主軸的有限元模型,，其中包括為主軸模型設(shè)置數(shù)據(jù)參數(shù),，劃分網(wǎng)格以及應(yīng)用邊界條件。邊界條件可以考慮到軸承支撐元件,，即以在軸承支撐取向上的剛度值來(lái)增加彈性約束條件,。使用有限元方法,，我們可以在主軸上執(zhí)行模態(tài)分析和諧波響應(yīng)分析。 1.1,。主軸模態(tài)分析當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí),，質(zhì)心將周期性地改變軸的方向而相對(duì)于軸的慣性力，該慣性力是軸橫向振動(dòng)的主要原因,。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速接近或超過(guò)其臨界轉(zhuǎn)速時(shí),，其振動(dòng)將顯得極為嚴(yán)重。模態(tài)分析可以確定機(jī)構(gòu)的固有頻率和模式形狀,，從而避免主軸運(yùn)行期間的過(guò)度振動(dòng),。 1.2主軸結(jié)構(gòu)規(guī)劃作為分析和討論的指南，主軸選擇了兩種規(guī)劃結(jié)構(gòu),，一種是長(zhǎng)軸結(jié)構(gòu),，另一種是短軸結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)軸結(jié)構(gòu)圖中的主軸被分類(lèi)為細(xì)長(zhǎng)軸,，長(zhǎng)度為736 mm,。在第二方案中，中空短軸的中心軸長(zhǎng)度顯著減小到280mm,，并且直徑相對(duì)增大,。可以看出,，這兩個(gè)平面中主軸結(jié)構(gòu)的形狀和規(guī)格是不同的,。通過(guò)有限元分析，可以計(jì)算出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),，并通過(guò)效果更好地判斷結(jié)構(gòu),。 1.3模態(tài)分析的邊界條件根據(jù)實(shí)際情況，主軸受其他部件的約束,，即必須設(shè)置相應(yīng)的約束條件,。軸承是支撐主軸的組件。它的支撐剛度在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的精度和抗振性中起著決定性的作用,?？梢酝ㄟ^(guò)在主軸和軸承的匹配部分上施加彈性約束，并在主軸的上端與鎖緊螺母和其他結(jié)構(gòu)一起來(lái)約束主軸,，來(lái)模擬主軸上的軸承支撐,。在X，Y,，Z自由度上,。確定軸承支撐參數(shù)的方法有很多，例如傳遞函數(shù)法,，直接方法等,。本文使用現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算角接觸軸承的剛度,。主軸軸承采用定位預(yù)緊方式。在已知預(yù)緊力的條件下,，角接觸球軸承的徑向剛度可以近似,。 Kr：1.4根據(jù)已知參數(shù)，具有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析效果僅限于主軸,。設(shè)置預(yù)處理,，并根據(jù)約束條件施加彈性約束。為了考慮轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)離心應(yīng)力的影響,，設(shè)定了主軸轉(zhuǎn)速,，即帶有預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)模態(tài)分析。臨界長(zhǎng)軸的臨界速度比空心軸的臨界速度小得多,。短軸,。加工過(guò)程中的速度為3000r / min，空載速度為3500r / min,，長(zhǎng)軸的低階臨界速度為3180r / min和3192r / min,。可以看出,，在長(zhǎng)軸加工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生較大的振動(dòng),，而短軸的臨界速度遠(yuǎn)高于實(shí)際速度，從而避免了共振的可能性,。 2.主軸的諧波響應(yīng)分析諧波響應(yīng)分析是研究對(duì)象在一定頻率范圍內(nèi)受到振動(dòng)力時(shí)發(fā)生的變形和應(yīng)力變化的方法,。 mai的約束n軸與模態(tài)分析的軸相同。施加的負(fù)載為60N·m的扭矩,。在長(zhǎng)軸和短軸的前端分別收集位移和變形數(shù)據(jù),。采樣間隔為4 Hz，并且在轉(zhuǎn)矩負(fù)載的0 Hz至80 Hz的測(cè)試間隔中均勻地獲得20個(gè)采樣點(diǎn),。您可以分析在該頻率范圍內(nèi)負(fù)載下主軸的變形,。 3.結(jié)論本文在模態(tài)分析中考慮了軸承的支撐剛度，并以主軸旋轉(zhuǎn)的離心應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力,。獲得計(jì)劃主軸的低階固有頻率和振型。對(duì)比效果表明,，空心短軸的動(dòng)態(tài)特性要好于長(zhǎng)軸,。本文還進(jìn)行了諧波響應(yīng)分析，結(jié)果表明中空短軸結(jié)構(gòu)在一定頻率變化的正弦力作用下變形較小,，這與模態(tài)分析的效果是一致的,。