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。     

G型结构立式镗铣机床位置刚度数值模拟与试验

研究G型结构立式镗铣机床工作空间位置刚度随工作空间体积变化规律.根据联接单元特征,将主轴轴承、线性导轨及丝杠等动联接采用弹簧等效;建立整机静刚度预测实体模型;结合有限元方法数值模拟工作台、主轴及整机X、Y、Z误差敏感方向工作空间的位置刚度分布,以离散点试验验证研究立式镗铣机床X、Y、Z三向的静刚度.结果表明:机床离散点试验获得的静刚度数据与数值计算结果最大误差为8.7%,主轴三向静刚度随Z轴行程增加而非线性减小,工作台X、Y轴中间位置三向静刚度最大,呈抛物状向外递减,机床整机静刚度同工作台静刚度呈相似分布规律.数值模拟数据为G型精密机床结构设计及位置误差补偿提供了理论基础.     

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。     

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.     

凸轮轴高速数控磨床主轴静动态特性

以凸轮轴高速数控磨床主轴系统为研究对象,对主轴系统进行了三维有限元建模.建模过程中,将轴承支承简化为弹性支承,利用有限元分析软件Ansys Workbench对主轴系统进行了静力学分析、模态分析以及谐响应分析.得出主轴系统应力应变云图,主轴系统的前6阶固有频率和振型以及频响曲线图,并计算出主轴系统的静刚度和相应的临界转速.分析结果说明,主轴系统在工作过程中不会发生共振,且主轴的共振频率范围发生在2 800 Hz附近.对主轴系统的静刚度进行试验测试验证有限元分析的可靠性,两者之间的误差为12.9%.     

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.     

主轴旋转对成形磨齿机床静压磨头性能的影响

理论分析和实验表明,静压磨头主轴在旋转状态下将产生动效应,这种效应能使主轴系统的刚度提高,抗振性增强。在临界转速范围内,主轴的转速越高,动效应越明显,静压磨头的静,动态性能越好。     

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。     

定压预紧主轴轴向动态刚度特性研究

针对目前主轴动态刚度研究中存在的建模过程复杂、计算量大、忽略轴承受力分析的问题,结合理论建模及实验测试,系统研究了定压预紧主轴轴向动态刚度随轴向载荷的变化规律。基于球轴承轴向载荷与轴向变形的经验公式,建立了定压预紧主轴轴向动态刚度分析模型,理论推导出定压预紧主轴轴向动态刚度随轴向载荷的变化关系;设计了定压预紧主轴动态刚度测试实验,实现了对工作状态下主轴轴承位移量及相应轴向载荷的精确测试;求解了主轴的轴向动态刚度,并与仿真数据进行了对比。实验结果表明:在前轴承内外圈压紧方向,随着轴向力的增大,主轴的轴向刚度呈现增大趋势;在前轴承内外圈脱离方向,随着轴向力的增大,其主轴的轴向刚度先减小后趋于定值。实验结果验证了模型仿真的有效性和正确性。     

全陶瓷主轴-轴承单元的动力学研究

目的研究全陶瓷电主轴预紧力与固有频率的关系,为优化预紧力提供软件分析模型.方法应用赫兹理论计算出在全陶瓷角接触球轴承预紧后的接触应力,接触变形和静接触刚度的数值解,同时在改进传统的弹簧阻尼式主轴动力学软件仿真分析模型的基础上,计及轴承预紧后轴承的静接触刚度,以全陶瓷主轴-轴承单元为研究对象进行有限元结构分析,所得结果通过赫兹计算分析的数值解矫正,分析其动力学特性.结果全陶瓷主轴-轴承单元模型通过模态分析所得三阶固有频率和振型与模态实验分别相差19.59%、1.27%、16.06%;而电主轴传统分析模型所得三阶固有频率和振型与锤击实验分别相差24.39%、14.47%、33.78%.结论通过实验数据验证,全陶瓷主轴-轴承单元模型在分析全陶瓷电主轴动力学特性上更接近模态实验的结果,能够得到更为准确的固有频率和振型.     

直线导轨副综合静刚度测量装置及方法

提出并设计了一种同时测量导轨副综合静刚度的装置及方法.介绍了该装置的结构设计及位移传感器的布置方案,建立了使用该装置求解综合静刚度的理论模型,通过将变形量和偏心载荷等效分解,实现了导轨副五种静刚度的同时测量,并对该装置的主要误差进行了分析,拟定了测量实验步骤.应用本实验装置及方法可提高导轨副静刚度测评的效率.     

矿井提升机主轴的应力应变分析

利用SolidWorks软件建立了双卷筒缠绕式提升机主轴的三维模型,利用ANSYS软件对其在六种工况下进行静力学分析。实现了主轴静强度和静刚度的校核,得到了主轴的应力应变分布规律,为双卷筒缠绕式提升机主轴结构的改进设计、寿命计算等提供了依据。     

并联机构转动副滚动轴承静刚度参数辨识

以新型五自由度完全并联机构的一组滚动轴承支撑单元为研究对象,利用多体系统传递矩阵法、有限元法及实验法深入研究其静刚度预估问题,提出一种滚动轴承的静刚度参数辨识流程/方法.首先,将滚动轴承支撑单元等效为多柔体系统,借助传递矩阵法建立其静刚度参数与结构模态参数间的映射关系;其次,借助实验模态分析法确定滚动轴承支撑单元的固有特性,通过比对系统固有频率和振型,确定滚动轴承支撑单元的静刚度参数;最后,将辨识出的静刚度参数代入滚动轴承支撑单元有限元分析模型,将仿真结果与实验结果相比较,以验证静刚度辨识方法的有效性.研究表明,这种滚动轴承静刚度参数辨识方法精度较高,为含转动副并/混联构型装备的静刚度优化设计提供了理论依据.     

数控机床主轴静动态特性分析与优化设计

现如今,机床主轴系统的静态及动态刚度作为影响机床加工精度的重要因素,因此,应根据CREO基准合理构建相应的三维建模,详细分析模型的实时动态,了解并掌握主轴的变形量、固有频率及振型等各类静动特征.本文以主轴整体质量达到最优状态为主要优化目标,并优化主轴孔径、支承跨距、主轴外径及前段悬伸量的实时数据,合理比对优化前后的主轴...     

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。     

基于有限元方法的液体动静压主轴系统数字化分析

轴承的支撑特性与主轴系统的动态特性直接影响着磨削加工质量,液体动静压主轴系统的动态特性主要体现在轴承的支撑刚度与阻尼.首先使用流体动力学分析技术对液体动静压轴承进行不同参数下的油膜承载能力、油膜温度场分析,进而使用动网格技术对油膜支撑刚度与阻尼进行分析.然后将所得到的支撑刚度与阻尼转化为等效模型应用到主轴系统动态特性有限元分析中,对主轴系统进行动态特性分析.最后采用实验方法测量主轴系统固有频率以验证分析方法的正确性.     

计算机辅助评定、预测机床主轴部件的动态性能

本文以MB1420型外圆磨床砂轮主轴部件为对象,概述了简化力学模型。在集中参数模型的基础上采用传递矩阵法,编制了计算机床主轴部件动态性能的计算机程序。通过计算获得了该主轴部件的静刚度、固有频率和振型及在受迫振动下的幅频特性和幅相频特性,进而对该主轴部件动态性能进行了评定,获得了其抗振能力较差的结果。计算与实际使用情况及实验结果基本相同,并进一步说明了所选力学模型和编制的计算机程序是可信的,方法是可行的。     

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.     

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.     

主轴箱动/静/热态特性综合分析与优化

为了提高主轴箱的静刚度,并减少其变形以及振动对整机加工精度的影响,该文对某大型旋风铣床主轴箱进行了动/静/热态特性仿真分析和综合优化。基于主轴箱模态分析识别出结构的薄弱环节,采用方案对比法对薄弱环节进行了改进研究;并基于热-结构耦合方法对主轴箱进行仿真,得到了力热耦合条件下主轴箱的温度、位移和应力分布云图,并提出相应的改进方案;最终获得主轴箱综合优化方案。优化后的主轴箱一阶固有频率提高了5.02%,最大变形量减小了约80%,最大等效应力减小了76.5%,且质量减小了5.6%。主轴箱的动静刚度得到了提高,热变形与应力也得到了改善,同时为其它关键件的综合特性分析优化提供了借鉴。