学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于高速车铣复合加工中心的主轴刚度研究

作　者: 代昌浩
导　师: 谢黎明
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 加工中心主轴刚度支承结构动静态特性
分类号: TG65
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 357次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

高速加工是一种以比常规切削速度高5—10倍的速度进行切削加工的先进工艺,加工中心是实现高速加工的前提条件,而高速电主轴单元则是加工中心的心脏部件,电主轴采用了内置式电机,实现了机床的“零传动”。主轴部件的支承结构设计,动、静刚度特性在很大程度上决定了加工中心的加工质量和切削能力,也是影响其加工精度的重要因素。主轴部件刚度的研究和支承结构的优化,对于进一步提高加工中心的工作性能有十分重要的意义。本文在理论上分析了支承结构对主轴部件动、静刚度的影响,并采用有限元分析方法,运用ANSYS软件,对主轴部件动、静刚度进行了模拟验证。具体包括: 1、分析了两支承和三支承结构对主轴静刚度的影响。并从优化设计的角度出发,对最佳跨距提出了一种简易算法。 2、通过对角接触球轴承进行结构建模和力学特性分析,获得了轴承静刚度的简易计算方法,对本电主轴轴承的静刚度进行了计算;研究了预紧力对轴承静刚度的影响;通过对高速角接触球轴承进行动力学特性分析,总结出一种简单易行且精确的轴承动刚度的计算公式。 3、对电主轴进行二维静态有限元建模,经ANSYS计算,得出了电主轴的刚度,并分析了轴承预紧力对主轴刚度的影响;验证了主轴结构设计的合理性。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章绪论  9-24
  1.1 高速切削技术产生的历史背景和理论基础  9-10
  1.2 高速切削的应用与高速电主轴的发展现状  10-13
    1.2.1 高速切削的优点  10-11
    1.2.2 高速切削的应用  11
    1.2.3 高速电主轴技术的发展  11-13
  1.3 主轴部件静刚度分析的现状  13-23
    1.3.1 根据静态弹性变形对加工精度的影响  14-15
    1.3.2 根据不出现切削自激振动的条件  15-22
    1.3.3 其他的一些要求  22-23
  1.4 本课题来源及主要研究内容  23-24
    1.4.1 课题来源  23
    1.4.2 课题研究的主要内容  23-24
第二章主轴刚度的分析  24-52
  2.1 主轴部件静刚度的评定  24-25
  2.2 两支承主轴部件的刚度  25-41
    2.2.1 只承受 P的卸荷主轴部件  25-28
    2.2.2 只承受 M的卸荷主轴部件  28-30
    2.2.3 两支承非卸荷主轴部件的刚度  30-35
    2.2.4 考虑支反力矩时主轴部件的刚度  35-41
  2.3 三支承主轴部件的刚度  41-50
    2.3.1 一般原理与计算公式  41-45
    2.3.2 最佳参数的选择  45-47
    2.3.3 考虑支承反力矩时主轴部件刚度的计算  47-50
  2.4 小结  50-52
第三章轴承刚度的分析  52-62
  3.1 角接触球轴承静刚度的计算  52-57
    3.1.1 角接触球轴承受力分析  53-54
    3.1.2 轴承的轴向预紧与位移  54
    3.1.3 轴承的径向刚度  54-55
    3.1.4 本课题主轴轴承静刚度的计算  55-57
  3.2 高速角接触球轴承的受力分析及动刚度的计算  57-61
  3.3 本章小结  61-62
第四章主轴部件特性的有限元分析  62-70
  4.1 ANSYS在结构分析中的应用  62-63
    4.1.1 ANSYS中的结构线性静力分析  62
      4.1.1.1 静力分析的定义  62
      4.1.1.2 静力分析中的载荷  62
    4.1.2 ANSYS线性静力分析的基本步骤  62-63
      4.1.2.1 构建有限元模型  62
      4.1.2.2 施加载荷  62
      4.1.2.3 求解  62
      4.1.2.4 后处理  62-63
  4.2 高速电主轴静态特性有限元分析模型  63-69
    4.2.1 构建几何模型  63
    4.2.2 单元类型的选择与网格划分  63-66
      4.2.2.1 BEAM23二维塑性梁单元  63-64
      4.2.2.2 COMBIN14弹簧——阻尼单元  64-65
      4.2.2.3 MASS21结构点质量单元  65-66
      4.2.2.4 网格划分  66
    4.2.3 典型切削条件下主轴所受切削力的计算  66-67
    4.2.4 电主轴单元的静态变形  67-69
      4.2.4.1 电主轴静刚度的计算  67-68
      4.2.4.2 轴承预紧力对主轴静刚度的影响  68-69
  4.3 本章小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  76

基于高速车铣复合加工中心的主轴刚度研究

内容摘要

全文目录

相似论文