機(jī)床主傳動(dòng)及主軸跨距優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

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

2、具集中，形成了數(shù)字化的主軸設(shè)計(jì)軟件的主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及主軸跨距優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊。
　　本文首先進(jìn)行機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究及軟件模塊開發(fā)。在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原理的基礎(chǔ)上，將傳動(dòng)分為分級(jí)傳動(dòng)和無級(jí)傳動(dòng)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。然后制定了主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范并編寫了主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件模塊的設(shè)計(jì)說明書。
　　其次，研究了基于有限元的機(jī)床主軸跨距優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在主軸靜剛度計(jì)算、球軸承剛度分析與計(jì)算和主軸最優(yōu)跨距分析與計(jì)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(duì)車床主軸進(jìn)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(jìn)行了主軸跨距優(yōu)化仿真實(shí)例分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先使用參數(shù)化建模方法建立了簡(jiǎn)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(duì)模型進(jìn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過對(duì)主軸前端徑向進(jìn)行加載，測(cè)量軸端相應(yīng)位置的徑向位移，計(jì)算得出