高精度機床電主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)分析和應(yīng)用.pdf

1、數(shù)控機床是工業(yè)化和現(xiàn)代化建設(shè)的重要生產(chǎn)工具，其所帶來的加工效率和效益的提高備受矚目，未來必將具有更廣闊的發(fā)展前景。電主軸作為整個機床系統(tǒng)中直接提供動力并連接刀具進行加工的部件，其在整個系統(tǒng)中的重要性不言而喻。然而隨著數(shù)控機床電主軸加工速度的提高與機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，更大的離心力和高速回轉(zhuǎn)效應(yīng)對其動力學(xué)性能影響越來越大，因此提出了對高速機床電主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行詳細深入的動力學(xué)分析要求。
　　本文以珠寶加工行業(yè)特種機床電主軸為分析對象，對

2、轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)，即角接觸陶瓷球軸承進行靜力分析，研究軸承預(yù)緊力與軸承內(nèi)外接觸角的變化關(guān)系，綜合考慮滾動體高轉(zhuǎn)速下所受離心力和陀螺力矩作用，分析內(nèi)外接觸角隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，基于軸承剛度和阻尼的非線性特征推導(dǎo)獲得相關(guān)數(shù)值計算方法并編寫了計算程序，求解出實際工作載荷下軸承剛度和阻尼。
　　在充分研究分析得出支承結(jié)構(gòu)動靜態(tài)特性的前提下，對電主軸轉(zhuǎn)子進行參數(shù)化有限元建模，并驗證該模型的正確性。采用此模型進行動力學(xué)分析，分析主要采用ANSYS動

3、力學(xué)分析模塊。研究探討電機與轉(zhuǎn)子配合時過盈量對最大配合應(yīng)力及傳遞扭矩的影響、可傳遞最大扭矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模態(tài)分析獲得各階固有頻率及相應(yīng)振型等基本信息；臨界轉(zhuǎn)速分析分別考慮高速回轉(zhuǎn)效應(yīng)和軸承預(yù)載荷對轉(zhuǎn)子各階臨界轉(zhuǎn)速的影響，指出轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)固有頻率與其臨界轉(zhuǎn)速不匹配的原因；諧響應(yīng)分析獲得共振時轉(zhuǎn)子軸線各位置節(jié)點偏移位置，從而可以對主軸實際工作狀態(tài)進行精確仿真計算，給出主軸回轉(zhuǎn)狀態(tài)信息；瞬態(tài)動力學(xué)分析重點研究轉(zhuǎn)子啟動過程及受沖擊載荷作用下主