高速、高精度數(shù)控銑床電主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其性能研究.pdf

1、主軸系統(tǒng)等高端裝備所需的關(guān)鍵零部件是我國制造裝備技術(shù)發(fā)展過程中急需解決的瓶頸問題。論文以海天精工VMC系列立式銑床主軸為研究對象，進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，并對主軸系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性及其熱態(tài)特性開展研究工作，為主軸系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化打下基礎(chǔ)。論文取得了以下研究成果:
　　(1)完成了電主軸結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)主軸的整體布局、選擇主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)、選擇主軸電機(jī)和軸承等。并利用三維實(shí)體建模軟件SolidWorks完成高速電主軸建模工作。
　　(

2、2)利用大型有限元分析軟件ANSYS Workbench對電主軸系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，得到其靜剛度，驗(yàn)證了本論文所設(shè)計(jì)電主軸滿足靜剛度要求。
　　(3)為提高主軸靜剛度、減小主軸質(zhì)量，論文采用Ansys Workbench的優(yōu)化模塊Ansys DesignXplorer為優(yōu)化工具，對電主軸系統(tǒng)前端懸伸量(a)和前后支撐跨距(L)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到主軸系統(tǒng)a和L的最優(yōu)解。
　　(4)利用有限元分析軟件Ansys Workbe

3、nch對優(yōu)化后的電主軸的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析，得到電主軸的低階固有頻率和振型，驗(yàn)證電主軸系統(tǒng)的一階臨界轉(zhuǎn)速是否符合要求;然后對電主軸進(jìn)行諧響應(yīng)分析，得到電主軸系統(tǒng)在正弦周期激勵(lì)下的固有頻率，經(jīng)過分析計(jì)算得到電主軸設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速可有效避開共振區(qū)間的結(jié)論。
　　(5)對電主軸內(nèi)部熱源及熱生成率進(jìn)行分析研究，模擬研究優(yōu)化后的電主軸結(jié)構(gòu)的熱態(tài)性能，創(chuàng)造性的分析了電主軸恒功率變速范圍內(nèi)不同轉(zhuǎn)速時(shí)的熱態(tài)性能，分別得到了熱態(tài)分析圖。通過分析電主軸的溫升情