機床主傳動及主軸跨距優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、主軸部件作為機床最重要的部件之一，在整機工作過程中給工件或者刀具提供動力，因此主軸部件的性能好壞，直接影響到機床的加工精度、表面質(zhì)量以及生產(chǎn)率。本課題重點研究了機床主軸設(shè)計與分析工具集*的開發(fā)中涉及的主傳動系統(tǒng)設(shè)計以及主軸跨距優(yōu)化兩個方面的問題。研究了機床主傳動系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計規(guī)范，同時基于主軸軸承系統(tǒng)有限元分析模型，從仿真分析與實驗驗證兩方面，對機床主軸跨距進行了優(yōu)化。最后通過Visual C++將所研究的內(nèi)容集成到機床主軸設(shè)計與分析工

2、具集中，形成了數(shù)字化的主軸設(shè)計軟件的主傳動設(shè)計及主軸跨距優(yōu)化設(shè)計模塊。
　　本文首先進行機床主傳動系統(tǒng)設(shè)計的研究及軟件模塊開發(fā)。在機床主傳動系統(tǒng)設(shè)計基本原理的基礎(chǔ)上，將傳動分為分級傳動和無級傳動進行了詳細(xì)的計算。然后制定了主傳動系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范并編寫了主傳動系統(tǒng)設(shè)計軟件模塊的設(shè)計說明書。
　　其次，研究了基于有限元的機床主軸跨距優(yōu)化設(shè)計方法，在主軸靜剛度計算、球軸承剛度分析與計算和主軸最優(yōu)跨距分析與計算的理論基礎(chǔ)上，建立了主軸

3、的參數(shù)化有限元模型，并利用ANSYS優(yōu)化方法中的一階優(yōu)化算法和總體優(yōu)化算法對車床主軸進行了一系列的優(yōu)化，得出一定條件下的主軸的最優(yōu)跨距變化曲線。
　　最后，進行了主軸跨距優(yōu)化仿真實例分析與實驗驗證。首先使用參數(shù)化建模方法建立了簡化了的車床主軸有限元模型，通過有限元一階優(yōu)化算法以主軸前端位移最小為目標(biāo)對模型進行了優(yōu)化，得到主軸徑向靜剛度隨跨距變化的曲線；其次是實驗驗證，通過對主軸前端徑向進行加載，測量軸端相應(yīng)位置的徑向位移，計算得出