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方荣车 牙机公司对 立式机床主轴系统动态特性分析

来源:方荣精机 更新时间:2017-10-14点击:

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  主轴系 统是机床产生振动的关键部件,分析主 轴的动态特性可以了解机床的抗振能力和变形方式。分析中 将主轴与支撑轴承简化成一个弹性系统,同时将 主轴旋转产生的离心力当作结构的预应力,该方法 为主轴类零件的动态分析提供了新的思路。  
  当主轴转动时,质心会 偏离轴线使轴产生方向周期性变化的惯性力,这一惯 性力是激起轴的横向振动的主要原因。当主轴 转速接近或通过自身临界转速时,其振动 会显得异常强烈。模态分 析可以确定机构的固有频率和振型,从而避 免主轴工作时产生过大振动。 
 

  主轴作 为分析研究的对象选择了两种设计结构,一种是长轴结构(见图1),另一种是短轴结构(见图2)。由图1可以看出,长轴结 构设计中的主轴属于细长轴,长度为736mm。而第二 种设计的空心短轴中轴长度显着减小到280mm,直径相对增大。可以看 出这两种方案中主轴结构的形状和尺寸都不相同,通过有 限元分析可计算出结构的模态参数,对比结 果判断哪种结构更优。
  本文在 模态分析过程中考虑了轴承的支撑刚度,并将主 轴旋转产生的离心应力作为预应力,求解得 出所设计主轴的低阶固有频率和振型。对比结 果显示空心短轴的动力学特性比长轴的更好。本文还 对其做了谐响应分析,结果表 明在一定频率变化的正弦力作用下空心短轴结构的受力变形更小,这也与 模态分析的结果相吻合。
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