【摘要】：現(xiàn)在,一個(gè)國家的產(chǎn)業(yè)水平特別是制造業(yè)始終占據(jù)著極其重要的部分,同時(shí)隨著科技水平逐漸提高,制造業(yè)的自動(dòng)化水平越來越高,特別是機(jī)床行業(yè)的發(fā)展,對(duì)國家制造行業(yè)的發(fā)展起到了不可低估的重要作用,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)床繼續(xù)朝著高速、高精度方向發(fā)展,因此對(duì)機(jī)床動(dòng)力學(xué)的要求也在逐步提高,機(jī)床振動(dòng)和動(dòng)力學(xué)問題也在日漸突出。主軸系統(tǒng)是機(jī)床的重要組成部分,其振動(dòng)特性直接影響整體性能和機(jī)床的加工精度,也是判斷機(jī)床的安全性和可靠性的重要指標(biāo)之一。對(duì)于具有高精度要求的主軸原則是轉(zhuǎn)速高、回轉(zhuǎn)精度高和振動(dòng)小等要求。因此在設(shè)計(jì)主軸時(shí)考慮其動(dòng)力學(xué)特性是很有必要的。本文以CJ190Z4型機(jī)床主軸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑檠芯繉?duì)象,從上述問題出發(fā),本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的分析:(1)采用Solidworks三維軟件建立了機(jī)床主軸實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娜S仿真模型,把建立好的模型用ANSYS Workbench有限元分析軟件的設(shè)計(jì)范圍、參數(shù)化建模的方法,經(jīng)過細(xì)節(jié)簡(jiǎn)化、均勻網(wǎng)格、把材料的屬性分配給單位等步驟后,建立了機(jī)床主軸的簡(jiǎn)化有限元模型,得到機(jī)床主軸的前六階固有頻率及相應(yīng)的振型分析圖、臨界轉(zhuǎn)速。(2)本文對(duì)主軸系統(tǒng)用有限元分析軟件完成了靜力分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。通過對(duì)機(jī)床主軸進(jìn)行靜力學(xué)分析獲得主軸的靜剛度、主軸在一定載荷形式下的動(dòng)、靜態(tài)變形以及主軸系統(tǒng)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。進(jìn)行了機(jī)床主軸的模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和臨界轉(zhuǎn)速分析,并由理論公式計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較,對(duì)機(jī)床主軸動(dòng)態(tài)分析數(shù)據(jù)提供支持和參考。(3)根據(jù)有限元法建立了二十個(gè)自由度機(jī)床主軸系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,首次提出考慮偏心軸彈性、軸承彈性和底部彈性,建立了基于拉格朗日方程和彈性理論的機(jī)床靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)平衡的有限元方程,建立了主軸振動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程。經(jīng)過求解振動(dòng)微分方程,獲得模型的解析解。利用數(shù)值分析和計(jì)算機(jī)分析軟件MATLAB計(jì)算了動(dòng)力模型的固有頻率和主振型。通過MATLAB軟件進(jìn)行仿真分析,研究分析了不同參數(shù)下如系統(tǒng)阻尼、剛度、偏心距和質(zhì)量對(duì)主軸系統(tǒng)的幅頻特性曲線,并通過幅頻特性曲線分析彈性約束下振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性。(4)對(duì)某公司機(jī)床主軸系統(tǒng)模型進(jìn)行了單點(diǎn)拾振、多點(diǎn)激勵(lì)的錘擊試驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得振動(dòng)測(cè)試信號(hào),得到了機(jī)床主軸模型的實(shí)際固有頻率、阻尼比和相應(yīng)的振動(dòng)模態(tài),并進(jìn)行了模態(tài)矩陣校驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有限元仿真分析的合理性,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和仿真的雙方對(duì)比驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃头抡娼Y(jié)果的正確性。
【圖文】：

圖１．１邋ＣＪ１９０Ｚ４型機(jī)床主軸實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湾义希疲椋纾澹保卞澹茫剩保梗埃冢村澹恚幔悖瑁椋睿邋澹簦铮铮戾澹螅穑椋睿洌欤邋澹澹穑澹颍椋恚澹睿簦幔戾澹恚铮洌澹戾义?br>

動(dòng)態(tài)特性分析時(shí)非常有必要的。本文以ＣＪ１９０Ｚ４型機(jī)床主軸實(shí)驗(yàn)臺(tái)為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行靜逡逑力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析等操作，研宄機(jī)床主軸的動(dòng)態(tài)性能，ＣＪ１９０Ｚ４型機(jī)床主軸系逡逑統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ土慵䦂D見圖３．１。逡逑６－Ｍ６ｔｔＳ邋—＊４－１＾逡逑ＰＣＴ邋１－ＮＮ３Ｑ１Ｋ邋２－７ＤＩ８ＡＣＭ邋１邋棚邋１７Ｋ、ｊ——一門邐／＾０１４４邋＼逡逑ｉｉ＝蘭嗎：邐＊４－逡逑＿邐３５０邐￣Ｈ邐邐Ｉ邋Ｍｉ逡逑６２邋ｉ５邋邐４５１邐７０邐１４逡逑Ａ邋向邐邐—＾邐—邐邐—邋邋邐逡逑圖３．１邋ＣＪ１９０Ｚ４機(jī)床主軸實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b配圖逡逑Ｆｉｇ邋３．１邋ＣＪ１９０Ｚ４邋ｍａｃｈｉｎｅ邋ｔｏｏｌ邋ｓｐｉｎｄｌｅ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｍｏｄｅｌ邋ａｓｓｅｍｂｌｙ邋ｄｒａｗｉｎｇ逡逑３．１邋ＡＮＳＹＳ邋Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ邋軟件簡(jiǎn)介逡逑ＡＮＳＹＳ邋Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ軟件是一個(gè)有限元分析的軟件，方便實(shí)用，能與多數(shù)ＣＡＤ軟件進(jìn)行數(shù)逡逑據(jù)共享，如邋ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ、ＮＡＳＴＲＡＮ、Ａｌｏｇｏｒ、ＡｕｔｏＣＡＤ邋等。而且擁有邋ＡＮＳＹＳ邋和邋ＡＮＳＹＳ逡逑ＣＦＸ的各種共同優(yōu)點(diǎn)，收到了使用者的一致好評(píng)。其功能強(qiáng)大，操作方便，，用戶界面完全符逡逑合Ｗｉｎｄｏｗｓ使用習(xí)慣，而且軟件內(nèi)數(shù)據(jù)自動(dòng)更新的功能，同時(shí)還能管理內(nèi)部的綜合參數(shù)。該逡逑軟件主要由四個(gè)部分組成：幾何建模模塊（Ｄｅｓｉｇｎ邋Ｍｏｄｅｌｅｒ）、有限元分析計(jì)算（設(shè)計(jì)仿真）模塊、逡逑后處理優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊（設(shè)計(jì)Ｘｐｌｏｒｅｒ）和ＦＥ邋Ｍｏｄｅｌｅｒ模塊。幾何造型模塊（設(shè)計(jì)建模器）主要用于逡逑建立有限元仿真模型
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG502

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663278