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.     

轴承预紧力对风电主轴动态特性影响的仿真分析

轴承预紧力对风电机组主轴的动态特性有着重要的影响。首先,建立了预紧力与主轴系统的关联关系,并计算了不同预紧力对应的轴承刚度值,进而分析预紧力与刚度之间的关系。然后,建立了以圆锥滚子轴承为支承的两点式和单点式支承的风电主轴的有限元分析模型,分析了预紧力对两种支承方式的风电主轴模态振型、固有频率、临界转速以及稳定性的影响。结果表明：圆锥滚子轴承预紧力增大会引起轴承刚度增大,可进一步提高主轴的固有频率、临界转速和稳定性;单点式支承比两点式支承的主轴临界转速大以及更稳定。合理选取轴承预紧力,可提高主轴的稳定性。     

弹性环式支承结构动刚度分析及其对转子系统的影响

针对用于航空发动机转子系统中的弹性环式支承结构刚度特性问题,开展其动刚度分析和实验测试以及其对转子系统固有特性影响分析研究.首先,建立弹性环式支承结构有限元模型,对其动刚度进行计算,并进行动刚度测试与验证,经实验所得测试结果与仿真计算的结果趋势一致,证明了对弹性环式支承结构的动刚度分析方法的有效性.然后,建立了带弹性环式支承结构的转子系统有限元模型,研究了转子系统在静刚度和动刚度条件下对临界转速的影响.结果表明,弹性环式支承结构动刚度对临界转速的影响较为明显,其中一阶临界转速降低了26%,且产生了新的共振频率,因此分析转子系统固有特性时应充分考虑支承结构的动刚度影响.     

船用热交换器铜管切割机切削主轴力学特性分析

切削主轴是船用热交换器铜管切割机关键部件,其力学特性直接影响使用性能．在设计过程中,通过在PRO／E中建模导入ANSYSl4．5完成有限元分析,通过对主轴静态强度、动态刚度、抗振性能以及临界转速分析,为切削主轴设计提供理论．对主轴结构设计实例的有限元分析表明,该设计符合工程要求．     

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。     

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...     

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.     

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.     

考虑弹性支承的旋转凸肩叶片动力学特性分析

利用解析方法对考虑弹性支承的凸肩叶片进行动力学建模,在解析模型中考虑叶片的旋转效应、安装角、扭转角以及凸肩位置处截面变化的影响.利用ANSYS软件建立了相对应的有限元模型,验证了所建立的解析模型的有效性.通过所建立的解析模型和有限元模型,分析了叶根处支承刚度和凸肩位置对叶片动力学特性的影响.研究结果表明:随着叶根处支承刚度的增加,叶片的固有频率升高,但支承刚度增加到一定程度后,支承刚度的增加不再引起固有频率的升高;随着凸肩位置至叶尖距离的增加,叶片的第1阶和第3阶固有频率有升高的趋势,而第2阶固有频率则会随之降低.此外,采用解析方法能够明显提高计算效率.     

动静压支承滑动轴承性能分析

对用于承载部件的动静压支承滑动轴承进行了弹性流体润滑分析.采用有限元方法产生柔度矩阵计算动静压支承滑动轴承的弹性变形,并在考虑滑动轴承弹性变形下,得出其动压效应随轴承转速的变化、承载能力随偏心率的变化以及静刚度随偏心率的变化情况.结果表明,在弹性流体润滑分析中,用柔度矩阵法可以准确计算动静压支承滑动轴承的弹性变形以及承载性能.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

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.     

浮置板轨道结构系统振动模态分析

采用有限元分析方法,建立浮置板轨道结构的三维有限元模型,对不同橡胶支承刚度和扣件刚度组合条件下,两种密度混凝土浮置板进行模态分析,获得了橡胶支承刚度为20 kN.mm-1、扣件刚度为30 kN.mm-1时浮置板轨道结构的低阶固有频率和振型,其结果与试验结果吻合.分析了混凝土板密度、橡胶支承刚度、扣件刚度对浮置板轨道结构系统振动特性的影响,可为浮置板轨道结构的减振降噪优化设计提供理论依据.     

3-RPS并联机构静刚度建模方法

以三自由度并联动力头A3(3-RPS)为研究对象,提出了一种基于子结构综合和静态凝聚技术的静刚度建模和自重变形求解方法.建模过程中,将机构划分为动平台和RPS伸缩支链子结构,并综合考虑了铰链和支链弹性对静刚度的贡献.其中,球铰和转动副处理为具有等效刚度的集中质量虚拟弹簧;伸缩支链借助有限元软件和静态凝聚技术,建立了支链子结构质量矩阵和刚度矩阵;动平台处理为刚性质量块.通过引入变形协调条件,建立系统的整体刚度矩阵.研究结果表明,整机主刚度随机构位姿的变化而变化;在动平台连体坐标系下,3个方向线刚度呈对称分布且w向刚度最大;运动部件自重会导致动平台末端产生较大弹性变形.该方法所得静刚度变化规律通过实测结果进行了验证.     

齿轮轴系弯扭耦合振动特性

以某大型压缩机转子系统为研究对象,计及机组和支承的弹性变形和齿轮的时变啮合刚度,结合转子动力学,建立了齿轮转子系统的有限元模型,综合分析了齿轮转子系统的弯扭耦合振动特性.探讨了膜片联轴器、啮合刚度以及支承刚度、支承阻尼对齿轮转子系统固有频率和稳定性的影响.结果表明,啮合刚度对系统临界转速的影响不大,而对系统处于高阶模态时的稳定性影响较显著;膜片联轴器的中间轴段质量、膜片数目、膜片厚度等以及支撑的刚度、阻尼对系统的临界转速和稳定性都有一定的影响.