机床主轴/刀具联结系统的扩张理论与方法

应用弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具联结系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量与脱松角速度、主轴外径与刀柄内径之间的关系,同时还提出了主轴/刀具联结系统在离心力作用下膨胀后联结间隙与过盈量之间的关系.研究表明,合理设计机床主轴外径与刀柄内径之间的关系、正确选择刀柄材料以及结构能有效防止机床主轴/刀具联结系统的弹性变形,提高机床的加工精度.     

高速无内圈式陶瓷电主轴设计开发与实验研究

利用高性能结构陶瓷作为高速主轴及轴承材料研制开发了一种无内圈式高速陶瓷电主轴单元,进行了陶瓷轴承失效机理的分析与内部结构参数的优化,确定了高速陶瓷电主轴-轴承的最佳预负荷及最佳润滑条件,实现了高速陶瓷电主轴单元样机的精密装配,并对其进行了综合性能测试与分析.结果表明,在最佳预负荷和油气润滑条件下,高速陶瓷电主轴可充分发挥结构陶瓷材料优良的综合性能,如高硬度、低热膨胀性、轻重量、高耐磨性和好的化学及热性能,极大地减小了主轴-轴承单元高速旋转的离心力和惯性力,并有效提高了电主轴系统的精度、刚度和使用寿命,且运行稳定可靠,精度保持性好.     

导热管与电机转子过盈联接有限元分析及优化

将导热管安装于电机转子中对转子进行散热,可提高电机的输出效率,而导热管与转子内孔的紧密接触是导热散热的关键因素.通过建立导热管与转子过盈联接的有限元模型,分析过盈量、摩擦因数以及配合长度对导热管与电机转子过盈联接静态和动态性能的影响.结果表明,过盈量和配合长度对结构的静态和动态力学性能影响较大.在有限元分析的基础上,对导热管与电机转子过盈联接最大法向接触应力进行多目标优化,得出导热管与转子最大法向接触应力最小的接触状态,以提高导热管与转子配合的可靠性以及转子轴的寿命.     

离心载荷对轴类部件过盈配合的影响研究

基于平面应力假设,考虑初始过盈量的影响,将轴类过盈配合部件简化成含初始过盈量的旋转圆盘,推导轴类过盈配合部件在离心力载荷下的过盈量减小量的公式。以高速列车实物轮轴为研究对象,采用理论数值方法及有限元软件仿真分析,得到轮轴等效模型在不同旋转角速度下的接触压应力及过盈量的变化特征。研究结果表明：基于MATLAB数值模拟和ANSYS有限元仿真得到的接触压力及径向位移随旋转角速度变化的数值变化规律基本一致,验证了含初始过盈量的轴类部件过盈量减小量公式推导的准确性。过盈配合轮轴结构间的过盈量和接触压应力随旋转角速度不断增大而呈现非线性减小的特征,轮轴间的配合状态逐渐由过盈状态转变为间隙配合状态,旋转角速度临界值约为960 rad/s。由于有限元仿真软件通过施加径向位移差的方式施加过盈量,在接触状态由过盈状态转变为间隙状态之前,轮轴接触主从面一直处于零间隙状态。     

基于轴承动刚度的电主轴动态特性影响因素分析

目的研究不同条件下角接触轴承动刚度对电主轴动态特性的影响,为优化主轴动态特性提供理论支持.方法基于拟动力学研究方法求解角接触轴承动态性能,建立电主轴转子系统有限元模型分析不同轴承滚珠材料和预紧力对轴承动刚度及电主轴动态特性的影响.结果钢球轴承刚度小于陶瓷球轴承,且随着转速提高,钢球轴承刚度下降较快;装配陶瓷球轴承电主轴一阶固有频率较高,工作端位移较小;随着预紧力提高,角接触轴承刚度软化效应减弱,主轴固有频率增大,轴端位移减小.结论改用陶瓷滚珠或者适当提高预紧力都能有效改善轴承动力学特性,提高电主轴固有频率,使得主轴动态特性得到优化.     

高速电主轴定转子的气隙变化及影响因素

气隙是电主轴重要的结构参数,不仅直接影响定转子间磁密度分布,而且对定转子之间的对流换热和电主轴温升也有着重要的影响.基于弹性力学理论,分析离心力和热膨胀引起的电主轴定转子径向位移以及由此引起的电主轴定转子气隙变化,对IBAG HF170.4A 20型高速电主轴进行实际计算.结果表明:温升是造成气隙变化的主要因素,而离心力的影响较小;降低转子温升能有效控制气隙变化;电主轴在运行过程中气隙变化量较大,因此为使电主轴设计和计算预测更加合理、更加接近实际,必须考虑电主轴气隙变化的影响.     

机床主轴-轴承系统热-力耦合模型及其动态性能研究

为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones非线性轴承模型进行改进获得了轴承模型,它考虑了主轴与轴承的初始装配过盈量、离心力、温升等因素导致的轴承内圈径向变形及预紧力的变化.理论仿真结果表明:轴承内圈离心膨胀以及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,而对于背靠背的轴承配置形式,热诱导预紧力会导致轴承刚度减小.此外,主轴离心效应比轴承的刚度软化对主轴-轴承系统动态特性的影响更明显.     

数控机床高速电主轴动态性能测试与分析

电主轴的性能尤其是动态性能直接影响着主轴运转的稳定性及高速加工的加工精度和生产效率,也决定着高速数控机床的整体发展水平。通过分析数控机床高速电主轴动态性能的主要影响因素,搭建了电主轴动态性能测试试验平台,完成了电主轴在1 000~15 000 rpm转速范围内的振动信号采集与处理,实现了电主轴的动态性能测试与分析,并据此提出了提高电主轴动态性能的有效措施。     

冷轧组合式支承辊过盈配合面应力和微动滑移的分布及影响因素

采用ABAQUS软件建立冷轧组合式支承辊的三维模型,通过模拟带钢轧制过程获得不同工艺参数条件下支承辊辊套和辊芯之间过盈配合面的应力及微动滑移分布,并分析了辊套厚度、配合面摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力等参数对过盈配合面应力分布及微动滑移量的影响规律。结果表明:过盈配合面上周向应力最大,径向应力次之,且二者均在轧辊压扁区达到最大;离支承辊长度方向对称面越远,过盈配合面上的微动滑移量越大,且压扁区边部的周向滑移量最大,压扁区中部的轴向滑移量最大;支承辊外径不变时,辊套厚度与过盈配合面等效应力成正比,与微动滑移量成反比;摩擦系数对等效应力影响很小,但与微动滑移量成反比;当过盈量增大时,配合面上的接触应力和应变都增大,微动滑移量先增加后趋于稳定;轧制力增大导致过盈配合面微动滑移量和轧辊压扁区等效应力增大,但弯辊力对等效应力及微动滑移的影响均较小。     

基于可靠性分析的过盈配合优选法

研究一种基于可靠性分析的计算和选择过盈配合的新方法.首先根据结合直径确定国家标准推荐的优先和常用配合过盈量的数学期望和方差,计算给定设计条件下各种配合的可靠度,在此基础上选择能够经济地满足可靠性要求的配合.此外,对影响过盈联接可靠性的基本因素进行分析,针对前期结构设计中可能存在的不足提出改进措施.这种方法不仅使过盈配合...     

倍捻锭子的动力特性分析——模态综合法的应用

首先根据倍捻锭子的实际结构建立起计算模型,并详细介绍模态综合法对倍捻锭子的计算过程;另外传递矩阵法作为处理回转轴系的传统方法,这里只作简单介绍;最后运用模态测试技术对理论计算进行了校核.结果表明,理论计算和模态测试值基本吻合,这为今后对倍捻锭子的进一步研究提供依据.     

基于整体传递矩阵法的导向工具偏心主轴动力学特性

指向式导向工具主轴是进行导向作业的关键部件之一,其动力学特性将直接影响到井眼轨迹控制效果及作业安全,因此非常有必要开展工具主轴偏置状态下的动力学特性的研究。基于整体传递矩阵法,建立了指向式导向工具外壳-轴承-主轴系统动力学模型,推导出了主轴任意节点处的几何和力学方程,分析了空载工况下导向工具整体固有频率和振型,结合实例计算了不同偏心距和不同转速下的导向工具主轴测点偏移量,并利用指向式导向工具的试验台架进行了主轴测点偏移量实验验证。结果表明,实验测得的数据与理论推导的主轴测点偏移量数据非常接近,误差最大仅为6.48%,由此验证了所建力学模型的合理性。     

Stabilization of microtubule dynamics at anaphase onset promotes chromosome segregation

Microtubules of the mitotic spindle form the structural basis for chromosome segregation. In metaphase, microtubules show high dynamic instability, which is thought to aid the 'search and capture' of chromosomes for bipolar alignment on the spindle. Microtubules suddenly become more stable at the onset of anaphase, but how this change in microtubule behaviour is regulated and how important it is for the ensuing chromosome segregation are unknown. Here we show that in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae, activation of the phosphatase Cdc14 at anaphase onset is both necessary and sufficient for silencing microtubule dynamics. Cdc14 is activated by separase, the protease that triggers sister chromatid separation, linking the onset of anaphase to microtubule stabilization. If sister chromatids separate in the absence of Cdc14 activity, microtubules maintain high dynamic instability; this correlates with defects in both the movement of chromosomes to the spindle poles (anaphase A) and the elongation of the anaphase spindle (anaphase B). Cdc14 promotes localization of microtubule-stabilizing proteins to the anaphase spindle, and dephosphorylation of the kinetochore component Ask1 contributes to both the silencing of microtubule turnover and successful anaphase A.     

温度影响的轴承动态预紧耦合降维方法

机床主轴承预紧状态随运行工况动态变化,但预紧力与轴承动力学特性非线性相关,根据轴承动态特性变化对预紧力实施动态优化是提高球轴承综合性能的关键.为提高主轴轴承综合性能,提出一种新的预紧力优化准则.构建了温度影响的球轴承动力学模型,分析变转速、变预紧力和变温升综合影响的球轴承动力学特性变化规律,采用主成分分析法对预紧力与轴承动态指标间的耦合关系实施动态降维优化.MATLAB仿真结果表明,在恒速和温升状态下轴承动态预紧状态与滚动体-内滚道接触载荷关系密切,其贡献率高达95.8％,该方法为球轴承动态预紧优化提供重要理论依据.     

高速机床主轴部件有限元分析

在对主轴部件分析模型进行研究的基础上,采用弹簧阻尼单元模拟轴承支承的方法,建立了主轴部件动力学分析有限元模型.分别建立了采用两组和三组弹簧阻尼单元,且弹簧阻尼单元沿圆周方向以不同角度布置的机床主轴有限元模型,分析了不同支承情况及弹簧阻尼不同布置角度对主轴模态分析的影响.在对比分析的基础上,确定了合理的分析模型.以沈阳第一机床厂研制和开发的CHH6125高速数控机床主轴为对象,对主轴部件进行有限元模态分析和谐响应分析,并将其和机床试验的结果进行对比,验证了有限元分析模型的正确性.     

主轴系统动态误差和热漂移误差的测试分析

主轴的动态误差和热漂移误差直接影响机床的定位精度和工件表面加工质量。运用API主轴动态误差及热变形分析仪和API主轴误差分析软件对加工中心的主轴进行动态误差和热漂移测试。通过测量系统采集到的机床主轴系统的温度变化及分布数据及主轴系统的热变形数据,可以了解及掌握机床在运转过程中主轴系统的实际工况,如热平衡时间、主轴系统不同时刻在各方向的变形量等信息,对以后主轴系统的优化设计和动态补偿提供了基础数据支撑。     

地层条件下岩石动静力学参数的实验研究

在实际地层三轴应力和温度条件下 ,测量了 CX地区地表至 50 0 0 m深度砂、泥岩样品的静力学参数。对其中大部分样品进行了岩石力学和声波速度 (v P,v S)的同步测试 ,由此获得了在相同应力和温度条件下岩石的动、静力学参数。根据实验结果 ,讨论了在实际埋深条件下CX地区砂、泥岩的静力学参数、波速及动力学参数的变化特征 ,以及岩石动、静力学参数间的关系。     

CENP-E is a putative kinetochore motor that accumulates just before mitosis.

The mechanics of chromosome movement, mitotic spindle assembly and spindle elongation have long been central questions of cell biology. After attachment in prometaphase of a microtubule from one pole, duplicated chromosome pairs travel towards the pole in a rapid but discontinuous motion. This is followed by a slower congression towards the midplate as the chromosome pair orients with each kinetochore attached to the microtubules from the nearest pole. The pairs disjoin at anaphase and translocate to opposite poles and the interpolar distance increases. Here we identify CENP-E as a kinesin-like motor protein (M(r) 312,000) that accumulates in the G2 phase of the cell cycle. CENP-E associates with kinetochores during congression, relocates to the spindle midzone at anaphase, and is quantitatively discarded at the end of the cell division. CENP-E is likely to be one of the motors responsible for mammalian chromosome movement and/or spindle elongation.     

结构动态特征灵敏度方法及在倍捻锭子上的应用

首先根据结构动力修改的实际需要,在一般灵敏度基础上,提出了相对灵敏度概念.其次结合实例对传统的具有N自由度的特征灵敏度公式就其实用性和理论完备性进行了分析.最后对连续体如何进行灵敏度分析,提出了一种方法,并以倍捻锭子为例进行了计算.     

砂轮不平衡量对磨削表面粗糙度影响的研究

本文建立了一种新的由砂轮不平衡量引起的砂轮架及主轴系统振动力学模型。对磨床砂轮主轴的摆动与磨削表面粗糙度的关系进行了理论分析和实验分析。两种分析结果基本一致。最后，给出了一种降低由主轴摆动引起的磨削表面粗糙度及拉毛现象的方法。