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。     

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.     

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.     

多支点变刚度轴支承载荷的灵敏度

多支点轴支承载荷的分配直接影响设备的安全运行 ,各支承的标高是影响支承载荷分配的主要因素 ,只要建立了支承载荷对支承标高变化的灵敏度矩阵 ,便可方便地求得不同标高下的载荷分配 .传递矩阵推算方法需进行载荷和轴的简化才能求解 ,当载荷复杂且轴刚度变化大时便无法准确计算 .作者在不进行载荷和轴系简化的情况下 ,建立一种变刚度静不定梁的通用模型 ,推导出该梁任意截面的转角和挠度变形的一般方程 .由变形方程得出静不定梁求解的求解矩阵 ,导出支承载荷计算的灵敏度矩阵和线性公式 ,并对回转窑进行分析和计算 .研究结果表明 :该方法避免了由于载荷和轴系简化引起的计算误差 ,计算精度高 ;计算中对轴端支承形式也没有限制 ,是一种计算支承载荷灵敏度矩阵的通用方法     

机床主轴系统采用油膜辅助支承的研究

本文对机床主轴系统采用油膜辅助支承进行了试验研究,通过试验及计算机模拟计算,确定出油膜辅助支承最优阻尼系数。将CA6140型车床主轴系统的中间滚动支承更换为油膜辅助支承后,其共振频率提高11Hz,轴端共振振幅降低48％,极限切削宽度提高40％。油膜辅助支承具有结构简单、成本低、工作可靠、安装方便等优点,可使主轴系统的动态性能及切削抗振性得到显著提高,对其回转精度及其它性能均有较好效果。     

支承轴偏载设计的方法研究

现阶段用于机械结构偏载设计的方法主要有安全系数法和有限元方法,对于支承轴偏载设计而言尚未形成完整的理论设计方法.采用静剪力原则和惯性矩原则对一种典型受力的支承轴的偏载设方法进行研究,并将设计方法应用于一工程设计实例.通过对实例分析得出以下结论:支承轴的设计直径随着偏载程度的增大而增大;采用静剪力原则对支承轴进行偏载设计时,支承轴的设计直径随着两对称作用载荷之间的距离的增大而增大;采用惯性矩原则对支承轴进行偏载设计时,支承轴的设计直径随着两对称作用载荷之间的距离的增大而减小.同时,引入了偏载系数对支承轴的偏载程度进行定量描述.     

CQ9107多用车床主轴有限元分析及优化改进

为提高CQ9107多用车床的工作性能,通过有限元软件ANSYS对主轴进行轴进行三维建模和静动态分析,证明了主轴部件结构设计的合理性,找出了机床主轴的薄弱环节,研究了主轴轴承跨距对主轴的影响,分析结果表明,频率随跨距的增加而提高;主轴系统的最大变形量随跨距的增加而减小,最佳支承间距为95mm,为日后同类主轴部件的设计制造工艺改进提供了理论基础。     

机床主轴的油膜减振支承对机床表面加工粗糙度的影响

机床加工粗糙度是衡量机床加工精度的一个重要指标。本文通过粗糙度切削试验,分析讨论了车床主轴油膜减振支承对其加工粗糙度的影响。在不同的切削参数下,油膜减振支承对表面切削粗糙度有不同的影响。本文还叙述了主轴性能的评价问题。     

机床主轴支承对主轴系统静、动态特性的影响

本文研究了机床主轴滚动支承的某些重要因素,如前轴承类型、轴承预加负荷、支承数目、主轴二支承结构的支承跨距、主轴三支承结构的紧支承位置及支承跨距等对主轴系统静态和动态特性的影响。     

机床主轴部件静刚度计算的无量纲分析方法

本文用无量纲形式表达机床二支承和三支承主轴部件静刚度的计算公式。在此基础上,导出了二支承主轴的最佳支承距离ιo解的精确表达式,以及计及前支承角刚度条件下的主轴挠度和前支承转角的计算关系。研究了三支承主轴当支承距离改变时,获得主轴最大静刚度的条件以及主轴节点位置对刚度的影响。最后对主轴静刚度优化设计准则和方法进行了讨论。文中得出一套实用的计算图表可供设计者选用。     

变姿态下摆台多支承轴系轴承刚度的计算方法

针对现有多轴承支承轴系的刚度计算只限于主轴等对称回转结构,不能分析转动部分结构复杂并且受重力、切削力作用的数控摆台支承轴系的问题.提出一种数控摆台多支承轴系的轴承静刚度计算方法.首先,利用子结构方法对转动部分的有限元模型进行静力凝聚,并通过刚性耦合约束连接缩聚后的有限元模型与支承轴的梁单元模型;其次,结合角接触球轴承的刚度模型建立整个轴系的静力平衡方程,通过迭代求解得到各轴承的实际载荷和刚度.计算了四轴承支承轴系各轴承的载荷和刚度,与商业软件结果的误差小于1%,验证了上述方法的准确性.研究发现:重力作用下摆台支承轴承静刚度随摆角的改变发生显著变化.     

滚动支承主轴部件的结构设计与计算

金属切削机床的主轴部件通常采用滚动轴承和滑动轴承(动压、静压和用空气润滑)做支承。上述轴承类型的应用范围取决于主轴的精度和速度参数,以及加工精度(加工另件的不圆度△r)见表1。     

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。     

水压轴向柱塞泵滑靴副紊流下水膜静压支承特性

为研究水压轴向柱塞泵滑靴副在柱塞阻尼孔流体紊流时的静压支承特性,采用理论分析的方法,推导了水膜厚度系数、支承刚度系数、泄漏系数和泄漏功率损失系数的函数,与传统油压柱塞泵滑靴的静压支承特性进行对比分析.引入柱塞阻尼孔圆管紊流压力流量公式,建立滑靴副静压支承水膜模型,分析了压降系数的选取对水膜厚度和刚度的影响.研究结果表明,不同介质下滑靴的静压支承特性并不相同,仅考虑水膜的支承刚度,压降系数应取0.771 5,而不是传统值2/3,为水压轴向柱塞泵滑靴副的设计提供了参考和理论依据.     

数控车床主轴部件有限元分析及其验证

研究了主轴部件有限元动力学分析模型的建立方法,分析得到弹簧阻尼单元沿圆周方向布置角度的变化,对有限元分析结果影响很小,因此采用沿圆周方向均匀布置的弹簧阻尼单元模拟建立主轴支承模型的方法,确定了建立较为合理的分析模型.以沈阳第一机床厂生产的CKS6125数控车床为研究对象,对主轴部件进行动力学仿真分析.通过机床主轴部件动态性能试验,验证了有限元分析模型可行性和分析结果可信性.     

插齿机静压支承所受载荷的正交试验优化设计

针对插齿机高速运行过程中主轴转速、弹簧回复力、静压支承面摩擦系数等可控因素对静压支承所受载荷的影响问题，基于正交试验设计方法，利用多体动力学软件，建立了插齿机主传动系统虚拟样机模型，设计了9种试验组合方案，并对这些方案进行了仿真分析．利用极差分析法和方差分析法对仿真结果进行了分析，优选出静压支承所受载荷最小的组合方案．     

基于大型回转体的新型辊履支承系统设计

设计了一种新型辊履支承系统,结构表明:其支承装置既可以改变托轮的单线支承为辊子的多线间歇支承,又可依靠自身的润滑系统实现支承辊子的润滑与冷却,无需滑履组大量的液压配套设备,可极大地改善了支承部件的受力条件,精简支承机构,突破滑履组受温度制约的局限,有利于提高设备运行的平稳性、可靠性,延长了设备的使用寿命.图7,参7.     

多支承轴系轴承受力与刚度的有限元迭代计算方法

为了准确计算多支承轴系中每一个轴承的受力与刚度,分析预紧力对轴承刚度的影响,提出了一种基于有限元分析的迭代计算方法.该方法考虑了主轴受载后轴承受力与刚度的相互影响关系,在轴系和单轴承的有限元模型中利用受力-变形-刚度关系式进行迭代求解,以此寻找轴承受栽后的平衡状态.通过与典型数值计算结果的比较可以看出,所提方法解算出了每一个轴承的受力和刚度,解决了多支承轴系的超静定问题和支承一轴承受力分配问题.通过轴承受载变形实验同时验证了方法的正确性.     

梁型支承件壁厚及开孔位置合理化的初步探讨

本文用有限元方法计算了各种不同壁厚的车床床身模型的变形,分析出不同壁厚对床身刚度的影响,指出传统的设计开孔位置的错误,提出合理设计开孔位置的新概念,并用有机玻璃模型试验校核了计算精度,从而为合理设计支承件壁厚和开孔位置提供了有用的资料.