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《電機(jī)后置式的電主軸動態(tài)特性有限元分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、數(shù)控加工技術(shù)現(xiàn)代制造工程(ModemM明ufacturingEn舀neering)2016年第6期電機(jī)后置式的電主軸動態(tài)特性有限元分析+卞真玉‘，林建中1，周炯1，杜振良1，忻曉蔚2(1上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，上海200093；2上海機(jī)床廠有限公司，上海200093)摘要：以一種新型電主軸結(jié)構(gòu)為研究對象，用有限元方法對該型號電主軸進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，并研究了軸承剛度的變化對電主軸動態(tài)性能的影響。結(jié)果表明：電主軸的第一階臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其最高工作轉(zhuǎn)速，能有效避開共振區(qū)；靜壓軸承剛度對電主軸的動態(tài)
2、性能具有重要影響。合理地改進(jìn)軸承剛度，有利于提高電主軸的剛度，減小振動幅度，提高磨床的加工精度。關(guān)鍵詞：電主軸；有限元分析；模態(tài)分析；諧響應(yīng)分析；軸承剛度中圖分類號：THll3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—3133(2016)06—0072珈5DoI：10．16731／i．cnki．1671—3133．2016．06．014Analysisofdyn砌ccharacteristicforblliltoutmOtorizedspinmeBianZhenyul，LinJianzhon91，ZhouJio
3、n91，DuZhenlian91，XinXiaowei2(1CoUegeofMechnicalEngineering，uniVerSityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China；2ShanghaiMchachineToolWorksCo．Ltd．，Shanghai200093，China)Abstr鈕ct：Takinganewstmctureofmotorizedspindleasanexample，modalanalysisandh
4、amnicresponseweredonebymeansoffiniteelementmethodsandstudiedtheinnuenceofchaIlgingbearingstifrnessondyn砌icpeIfonnanceofmotorizedspindle．TheresultsshowsthatthehighestworkingspeedofmotoIizedspindleislessthaIlits6rstcriticalspeed，whichcaneⅡbctivelya—vojdIhe
5、h印pening0fresonaIlce．Thes6fmessofhydmstaticbeadnghasimportan【ef玷ctsondyn帥icped-onIlanceofthemotor-izedspindle．Reasonbleimprvomentofbearingsti缸hess，whichisbeneficialtoimpmvetheelectricspindlerigidity，reducethevi—brationamplitudeandimpmvet11emachiningpreci
6、sionoftheg—ngdingmachine．Keywords：motorizedspindle；FiniteElementAnalysis(FEA)；modalanalysis；ha珊incanalysis；bearingstifhless0引言高速、高精密機(jī)床越來越多地使用電主軸結(jié)構(gòu)，目前大多數(shù)電主軸的驅(qū)動電機(jī)是安裝在兩個支承軸承之間的，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好等一系列優(yōu)點，同時能夠傳遞很高的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而可提高機(jī)床的加工效率和零件的加工精度?。但同時也產(chǎn)生一些缺陷，表現(xiàn)為電機(jī)不容易散熱、軸承容
7、易溫升，易引發(fā)機(jī)床的熱變形，從而降低零件的加工精度∞J。某廠設(shè)計的超精密平面磨床用于光學(xué)玻璃的磨削，對電主軸具有高動態(tài)、高熱態(tài)特性的要求。為改善電主軸系統(tǒng)的散熱性能，提高電主軸的動態(tài)特性，將設(shè)計的電主軸進(jìn)行改進(jìn)，使電機(jī)后置。+國家科技重大專項項目(2011zx04004-51)72本文以改進(jìn)后的電主軸為研究對象，通過運用有限元方法對電主軸進(jìn)行了詳細(xì)的動態(tài)特性分析，從而為其進(jìn)行后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及結(jié)構(gòu)一熱耦合分析提供了理論依據(jù)。1電主軸主要結(jié)構(gòu)分析改進(jìn)后的電主軸系統(tǒng)的裝配圖如圖1所示，該電主軸通過兩個液體
8、靜壓軸承與主軸箱連接，靜壓軸承裝配在主軸箱體中。為了防止主軸軸向竄動，使用一個調(diào)心球軸承來對主軸進(jìn)行輔助支承。機(jī)床主軸通過與電機(jī)轉(zhuǎn)子過盈配合裝配在一起，由過盈面的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩；電機(jī)定子安裝在主軸殼體上，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高效傳動；利用水熱交換系統(tǒng)對后置電機(jī)進(jìn)行卞真玉，等：電機(jī)后置式的電主軸動態(tài)特性有限元分析2016年第6期冷卻。主軸箱電機(jī)轉(zhuǎn)子ANsYsworkbench軟件中設(shè)置好材料屬性，為提高分析精度，采用六面體單元來劃分網(wǎng)格，最終得到電
