学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高精密数控车床液体静压主轴特性分析

作　者: 杨峰
导　师: 尹志宏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 高精密数控车床静压主轴 ANSYS 特性分析
分类号: TG519.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 201次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

当前,随着科学技术的高速发展,机床作为工业领域内最基础、最重要的生产设备,必将向高速、高精密和高稳定性方向发展。主轴是机床最重要的部件之一,其静动态特性直接关系到机床的加工精度和加工稳定性,机床主轴系统性能直接影响着机床整体性能指标。因此对机床主轴进行特性分析,探讨主轴分析的方法和手段,对提高主轴的静动态特性、提高机床加工精度和稳定性有着重要的现实意义。本文选题源于云南省科技项目“高精密数控车床产业化”子项目,针对高精密数控车床液体静压主轴设计阶段的动静态特性分析要求,采用有限元法对高精密数控车床主轴特性进行分析研究。本文初步完成了主轴系统整体方案设计：采用主轴电机直接传动,以提高主轴传动的精度和稳定性；主轴支承布局采用三支撑结构,辅助支撑采用滚动轴承,主支承采用前后径向液体静压轴承,推力轴承位于前径向轴承两侧型式；完成对主轴材料的选定和初步结构尺寸设计。根据课题要求,设计出前后径向双面薄膜节流反馈液体静压轴承和双面薄膜反馈液体静压推力轴承,计算出薄膜节流器结构尺寸、性能参数以及各静压轴承的承载能力、刚度、流量和泵功率等参数。文中采用ANSYS对主轴进行进行有限元建模,重点和难点是对主轴支承的模拟。建模完成后对主轴静态特性进行分析,得到主轴的在正常工况下的应力、应变和主轴刚度曲线。应用ANSYS软件对主轴的前十六阶模态进行了计算,在模态分析的基础上,计算出主轴的前六阶临界转速；分析主轴每一支承的刚度大小对主轴无阻尼固有频率的影响,得到主轴每一个支承的刚度值与无阻尼固有频率之间的曲线图；阐述了在ANSYS中对机械结构进行谐响应分析的基本理论和方法,分析了在现有支承刚度下主轴的谐响应。本文所做工作对提高数控车床性能指标、指导高精密数控车床设计、生成和改型具一定的现实意义,同时对应用ANSYS对结构进行分析有一定的指导作用。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 国内外研究现状概述  10-13
    1.1.1 数控机床的发展  10-11
    1.1.2 数控机床主轴国内外研究现状  11-13
  1.2 液体静压主轴概述  13-16
    1.2.1 液体静压支承技术概述  13-15
    1.2.2 液体静压轴承的基本工作原理  15-16
  1.3 问题的提出  16
  1.4 主要研究内容和意义  16-18
第二章弹性力学问题有限元分析的基本理论  18-32
  2.1 弹性力学基本方程  18-21
    2.1.1 弹性力学的平衡方程  18-19
    2.1.2 弹性力学的几何方程  19
    2.1.3 弹性力学的物理方程  19-20
    2.1.4 力的边界条件和几何边界条件  20-21
  2.2 有限元动力分析基本理论  21-29
    2.2.1 单元分析  21-24
    2.2.2 单元矩阵的坐标变换  24-26
    2.2.3 单元综合  26-29
    2.2.4 边界条件的处理  29
  2.3 ANSYS软件的功能和特点  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章高精密数控车床主轴系统设计计算  32-56
  3.1 主轴部件概述  32-36
    3.1.1 主轴刚度  32-33
    3.1.2 承载能力  33-34
    3.1.3 抗振性  34
    3.1.4 热稳定性  34-35
    3.1.5 主轴轴承的选择和配置  35-36
  3.2 主轴系统的整体设计方案  36-54
    3.2.1 主轴驱动设计  37-38
    3.2.2 主轴支承形式的确定  38-39
    3.2.3 静压轴承布局形式的确定  39-41
    3.2.4 主轴设计  41-42
    3.2.5 液体静压轴承设计与参数计算  42-54
  3.3 主轴系统力学模型的建立  54-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章基于ANSYS的液体静压主轴静态特性分析  56-68
  4.1 主轴有限元建模  56-61
    4.1.1 定义材料属性和单元类型  56-57
    4.1.2 主轴模型建立和网格划分  57-59
    4.1.3 轴承支承模拟  59-61
  4.2 主轴静态特性分析  61-66
    4.2.1 约束边界条件  61-62
    4.2.2 载荷计算  62-63
    4.2.3 静力分析结果  63-64
    4.2.4 液体静压主轴刚度分析  64-66
  4.3 本章小结  66-68
第五章基于ANSYS的液体静压电主轴动态特性分析  68-88
  5.1 主轴系统模态分析  68-78
    5.1.1 模态分析简介  68
    5.1.2 模态分析基本理论  68-69
    5.1.3 基于ANSYS的模态分析基本过程  69
    5.1.4 主轴模态分析结果  69-71
    5.1.5 主轴临界转速分析  71-72
    5.1.6 主轴各部分支承刚度对主轴固有频率的影响  72-78
  5.2 静压主轴主轴系统谐响应分析  78-85
    5.2.2 谐响应分析基本理论  78
    5.2.3 ANSYS谐响应分析方法  78-80
    5.2.4 主轴谐响应分析结果  80-85
  5.3 本章小结  85-88
第六章结论与展望  88-90
  6.1 主要结论  88-89
  6.2 未来工作展望  89-90
致谢  90-92
参考文献  92-96
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文  96

高精密数控车床液体静压主轴特性分析

内容摘要

全文目录

相似论文