方榮車牙機(jī)公司對立式機(jī)床主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析

來源：方榮精機(jī) 更新時(shí)間：2017-10-14點(diǎn)擊：

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  主軸系統(tǒng)是機(jī)床產(chǎn)生振動(dòng)的關(guān)鍵部件，分析主軸的動(dòng)態(tài)特性可以了解機(jī)床的抗振能力和變形方式。分析中將主軸與支撐軸承簡化成一個(gè)彈性系統(tǒng)，同時(shí)將主軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力當(dāng)作結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力，該方法為主軸類零件的動(dòng)態(tài)分析提供了新的思路。　　
  當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)心會(huì)偏離軸線使軸產(chǎn)生方向周期性變化的慣性力，這一慣性力是激起軸的橫向振動(dòng)的主要原因。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速接近或通過自身臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，其振動(dòng)會(huì)顯得異常強(qiáng)烈。模態(tài)分析可以確定機(jī)構(gòu)的固有頻率和振型，從而避免主軸工作時(shí)產(chǎn)生過大振動(dòng)。　
 

  主軸作為分析研究的對象選擇了兩種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，一種是長軸結(jié)構(gòu)(見圖1)，另一種是短軸結(jié)構(gòu)(見圖2)。由圖1可以看出，長軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主軸屬于細(xì)長軸，長度為736mm。而第二種設(shè)計(jì)的空心短軸中軸長度顯著減小到280mm，直徑相對增大。可以看出這兩種方案中主軸結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸都不相同，通過有限元分析可計(jì)算出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，對比結(jié)果判斷哪種結(jié)構(gòu)更優(yōu)。
  本文在模態(tài)分析過程中考慮了軸承的支撐剛度，并將主軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力，求解得出所設(shè)計(jì)主軸的低階固有頻率和振型。對比結(jié)果顯示空心短軸的動(dòng)力學(xué)特性比長軸的更好。本文還對其做了諧響應(yīng)分析，結(jié)果表明在一定頻率變化的正弦力作用下空心短軸結(jié)構(gòu)的受力變形更小，這也與模態(tài)分析的結(jié)果相吻合。
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