机床主轴部件静刚度的分析与计算

本文讨论了如何全面地评定主轴部件的径向静刚度,采用了力学中的“影响系数”法来研究主轴部件的径向静刚度.文中还求出了在不同载荷下两支承与三支承主轴部件轴端的影响系数的表达式,分析了为获得最小影响系数的有关参数,提出了一种求两支承主轴部件最佳参数(最佳支承距、传动元件与前支承距离的最佳值)的线图法.此线图法也可用于定性地确定三支承主轴部件的上述最佳参数.     

机床主轴系统静刚度的可靠性计算

本文利用可靠性理论对机床主轴系统静刚度进行了可靠性计算。结果表明:可靠性因子β直接与机床性能相联系。进行可靠性计算使得设计人员能以要求的可靠度保证机床达到要求的性能.可靠性分析从理论上彻底弄清楚了机床主轴系统静刚度的随机性.     

机床主轴部件的刚度分析

本文对影响机床主轴部件静刚度的一些因素进行了分析,并提出为提高主轴部件刚度所应注意的事项。如主轴受力的部位和方向的影响,考虑轴承也具有弹性变形时的合理的支座距离和悬臂比,主轴断面形状对刚度的影响,滾动轴承的刚度、配合间隙、接触变形和弹性变形等对主轴部件效果刚度的影响等。最后并推荐考虑轴承具有弹性位移而影响支座位置时,主轴部件刚度的计算方法。     

支承反力矩对机床主轴部件静刚度的影响

直接影响系数和间接影响系数的计算方法都可用于计算弹性多支承梁任意处的位移与任意支承的反作用.本文推导了这两种方法,并用此来研究两支承主轴部件具有支承反力矩时对其径向静刚度的影响.文中着重论述了推力支承位置、最佳支承距、传动元件位置的选择,并将研究结果推广到三支承主轴部件.     

机床主轴部件支承刚度的确定

本文分析了二支承主轴支承刚度对主轴部件刚度的影响。在此基础上,用非线性回归分析法,导出了前支承刚度的计算公式,以及二支承主轴部件最住悬伸比λ_0的计算公式,用以确定后支承刚度。最后对三支承主轴部件的第三支承刚度以及跨距进行了讨论。     

传递矩阵法分析计算机床主轴刚度

应用传递矩阵法分析计算机床主轴的刚度 ,该法对梁或轴采用有限元处理 ,动态和静态结合 ,过程简单 ,计算精确     

机床主轴部件动、静特性有限元分析

主轴部件是机床的关键部件,它的动、静特性对这台机床的生产率和加工精度都有重要的影响. 对一个典型的三支承主轴部件,其传统的简化计算方法是把主轴简化为等截面的梁来计算.如图1所示:P及P_g分别为切削力及齿轮传动力;M_1、M_2、M_3为附加集中质量.按图1简化的主轴,对其进行静刚性计算,显然是静不定问题,这可以用卡氏定理或三弯矩定理     

机床三支承主轴刚度分析计算

本文应用最小应变能原理对机床三支承主轴进行刚度分析计算,并对机床三支承主轴和两支承主轴相对刚度分析比较,论证三支承主轴系统结构是提高机床刚度的有效途径。     

机床主轴部件的有限元模型

本文应用有限元法建立了一个机床主轴部件的数学模型,用以计算主轴部件及各种轴类部件的动静态特性,自动显示静挠度及各阶振型。最后,以CW6163-AL型普通车床的主轴部件为例,对模型进行拟合验证,讨论了该部件的最佳参数并得到了几点有实际意义的结论。     

机床基础件静刚度的有限单元法计算

本文从定量分析机床基础件静刚度的目的出发。按零件的特点,提出带筋空间板系组合结构的有限元计算方法。采用了三种不同类型的单元。对一般的梁元刚度矩阵作了修正,使其更接近结构的实际情况。还介绍了为减少所需内存容量,缩短计算时间和简化计算准备工作的各种措施。     

机床主轴系统的刚度匹配

本文根据主轴系统轴端刚度损失最少的原则,提出机床主轴的抗弯度EI应与前支承刚度相匹配。以便充分发挥主轴与轴承的性能。文中推导了刚度匹配的表达式,并提供了不同类型滚动轴承的匹配图表。根据结构上的需要,确定参数K_a、λ值后,便可迅速地算出主轴的前轴颈或与其相匹配的轴承类型。为达到机床主轴系统刚度的合理匹配,文中提出了一些措施,并通过对不同参数的主轴系统的试验,得到了证实。     

机床主轴跨距变化对其静、动态刚度的影响

为了合理设计机床主轴的结构,分析研究机床主轴的结构参数对其动态持性的影响,是非常重要的问题。其中机床主轴跨距变化,对其静态刚度的影响,早在五十年代中,西德机床设计工作者R.Piekenbrink利用材料力学理论,进行了分析计算。随着机床动态特性的研究和有限元、电子计算机的应用,大型结构的动态分析程序,已经应用到实际问题中。     

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.     

机床主轴部件结构参数的确定

在设计机床主轴部件时,如何确定主轴的结构参数是一个重要的问题。本文拟在统计分析的基础上,对一些新的图表和数据较系统地作了介绍。同时,还对主轴支承间的“最佳跨距”问题,作了进一步的探讨。提出了一个“合理跨距”的概念,它是一个范围。在这一范围内选择主轴支承间跨距,可使主轴部件由于实选跨距不等于最佳跨距而引起的刚度损失在5％左右,这就给主轴部件的设计带来很大的灵活性。     

机床主轴部件的动态优化设计方法

本文给出了一种对机床主轴部件进行动态优化设计的方法。该方法以降低主轴前端动柔度值为优化目标,优化后的主轴结构可以提高机床的切削稳定性。由于本文综合利用传递矩阵法和子结构的概念,来寻找薄弱模态并计算其能量分布率,故可使优化设计的过程,仅在微型计算机上就可完成。最后以实例,证明了本文方法的适用性。     

用分布质量梁模型计算主轴部件的静动态特性

本文建立了主轴部件的分布质量模型,考虑了剪切变形和截面转动惯量的影响,,并编制了BASIC语言计算程序,该程序简短,占用的内存不多,可在微型台式计算机上进行主轴部件的计算.以MBS1332高速外圆磨床的主轴部件为例,用频率响应逐次计算法计算了它的共振频率、动柔度和静刚度,分析了各种因素对主轴部件静动态特性的影响。     

基于LABVIEW的主轴静刚度检测系统

为准确掌握理想工况下机床承受的最大载荷,依据静刚度计算原理建立了主轴组件的静刚度数学模型,采用LABVIEW开发了主轴静刚度检测系统。以CA6140型机床主轴为检测体,通过施加不同载荷获得了主轴组件的位移。结果表明：主轴组件在外载荷作用下发生弹性变形,载荷增加,主轴变形量也增大。外载荷达到5000N时,主轴组件的静刚度达到最小,主轴变形最大。当外载荷大于5000N时,主轴组件的静刚度不再增加,开始出现振荡。若继续增大载荷,主轴达到强度极限后会发生断裂。该检测方法直观、准确、可靠。     

剪力对机床主轴弯曲刚度的影响

本文讨论７在计算短、粗主轴弯曲刚度时，剪力时这一刚度的影响，给出了在计算剪切挠度时，剪切变形在空心主轴截面上不均匀分布系数Ｘ的近似值；作出了（ｙ＿ｓ／ｙ＿ｂ）％－（ａ／Ｄ）（Ｌ／Ｄ）的曲线，从而证明了在计算短、粗主轴弯曲刚度时，不应忽略剪力的影响。     

关于评定主轴部件刚度的几个问题

本文导出了考虑剪切变形和回转效应时的主轴部件动力学方程;研究了剪切变形与回转效应对主轴部件刚度的影响; 根据分析与计算的结果,指出了评定主轴部件刚度时应考虑的几个问题.     

机床主轴轴承热诱导预紧力及刚度计算与实验研究

为了研究机床主轴系统非均匀温升带来的热位移对轴承预紧力和动刚度的影响,建立了一种机床主轴系统热机耦合模型。在分析轴承摩擦损耗影响因素的基础上,确定了系统热载荷和边界条件,采用有限元方法求解了机床主轴瞬时温升和热变形,根据轴承载荷-位移关系式求解轴承的热诱导预紧力,基于改进的Jones模型计算了轴承径向刚度。最后,实验测定轴承预紧力,分析预紧力影响因素。理论计算与实验结果表明:在定位预紧下,主轴、隔圈、轴承座和轴承热位移会导致轴承预紧力和径向刚度的增加,且随着初始预紧力、转速和环境温度增加,预紧力变化幅值也增加。此外,局部冷却引起热位移的变化,从而改变轴承预紧力和径向刚度的变化规律。