直驅(qū)式滾齒機(jī)工件主軸系統(tǒng)抗振性結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化.pdf

1、作為制造業(yè)的核心,機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家或地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平,而機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力則在很大程度上取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度。切削振動(dòng)一直是制約機(jī)床加工精度、加工效率、可靠性和環(huán)保性進(jìn)一步提高的主要因素之一,因此,提高機(jī)床的抗振性能具有十分重大的意義。近年來(lái),直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)被逐漸應(yīng)用于滾齒機(jī),為“高速滾齒”、“高精度滾齒”、“硬齒面切削”和“干切削”提供了十分有利的條件和基礎(chǔ),其兩個(gè)主軸部件的電機(jī)轉(zhuǎn)子不經(jīng)過(guò)任何

2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而直接與負(fù)載剛性連接,將導(dǎo)致滾齒的斷續(xù)切削力直接作用在主軸上,其抗振性設(shè)計(jì)與優(yōu)化工作就顯得更為重要。本文在研究YK3610直驅(qū)式滾齒機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了其工件主軸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,并依據(jù)分析結(jié)果對(duì)該主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗振性優(yōu)化。主要內(nèi)容包括:
　?、俸?jiǎn)要介紹了滾齒機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和本文的主要研究?jī)?nèi)容,重點(diǎn)分析了國(guó)內(nèi)外直驅(qū)式工件主軸系統(tǒng)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀。
　?、诮Y(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)。根據(jù)滾齒機(jī)的布局選擇,針對(duì)直驅(qū)式滾齒機(jī)工

3、件主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能要求,分析了部件電機(jī)選型,軸承選型與配置、軸承預(yù)緊與潤(rùn)滑、假軸結(jié)構(gòu)、編碼器選擇以及系統(tǒng)的發(fā)熱特性,并最終根據(jù)結(jié)構(gòu)要求給出工件主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果。
　　③工件主軸系統(tǒng)的靜態(tài)特性分析。建立了直驅(qū)式工件主軸系統(tǒng)的有限元模型;通過(guò)改變其五個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)的取值,分析和掌握了各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的影響規(guī)律,并為下一步的動(dòng)態(tài)特性分析打下必要的基礎(chǔ)。
　?、芄ぜ鬏S系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析。首先單獨(dú)改變工件主軸

4、系統(tǒng)的五個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù),借鑒模態(tài)實(shí)驗(yàn)的力錘法,利用Marc仿真及Matlab傅里葉變換,觀察主軸系統(tǒng)的一階固有頻率和主軸前端選定點(diǎn)的動(dòng)剛度變化趨勢(shì),分析單設(shè)計(jì)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律;然后保持兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)不變,對(duì)剩余三個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行兩兩組合變化,以獲得兩個(gè)參數(shù)變化時(shí)主軸系統(tǒng)動(dòng)剛度的變化規(guī)律,同時(shí)觀察該兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)動(dòng)剛度影響的相關(guān)性。通過(guò)對(duì)所有分析結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié),對(duì)各設(shè)計(jì)參數(shù)的選取提出建設(shè)性意見(jiàn),并給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體優(yōu)化方案。優(yōu)