機床主軸的動(dòng)力學(xué)建模及優(yōu)化設計

態(tài)特性作出符合實(shí)際的預測并提出改進(jìn)方機床主軸的向,還可以在短時(shí)間內作出多種方案比較,使機床主軸實(shí)現優(yōu)化設計,進(jìn)而提高產(chǎn)品一次設計成功率、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周動(dòng)力學(xué)建模及優(yōu)化設計期,提高加工中心產(chǎn)品的設計水平1主軸部件的有限元建模CA6140機床主軸為階梯軸,可以簡(jiǎn)吳化勇山東理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院255012化為一個(gè)線(xiàn)彈性系統,其運動(dòng)微分方程可以寫(xiě)為摘要利用有限元分析方法和優(yōu)化設計方法high-speed cutting; spinde system; dynamic model;品設計階段對主軸動(dòng)態(tài)特性作出符合實(shí)際的| optimize design; names test預測并提出改進(jìn)方向。在短時(shí)間內作出多種方蒙比較,使機床主軸部件實(shí)現優(yōu)化設計通而提高聲品一次設計成功率,腦短聲品開(kāi)前言發(fā)周期,提高主軸產(chǎn)品的設計水平。tETN/下RE關(guān)健詞機床主軸的性能正在向高轉速、高精高速切削;主軸系統;動(dòng)力學(xué)模型;優(yōu)化度、高剛度方向發(fā)展,通過(guò)對機床主軸動(dòng)設計;動(dòng)態(tài)測試態(tài)特性的有限元分析,為改善機床主軸的5%毛.8沖圖分類(lèi)號:TG502.3靜動(dòng)態(tài)特性提供必要的理論依據和數據汶獻標識碼:A不僅能在產(chǎn)品設計階段就能對主軸部件動(dòng)圖2五階模態(tài)的列表顯示In this paper we can get the spindles dynamicaracteristics and the way to improve them byANSYS method and optimization design technologySeveral projects can be found and compared quicklyso the spindle parts of machine can be optimzedorten the designtime, and get to high design level about spindle圖2(b)二階模態(tài)的振型圖prodcts最大變形位于主軸中間位置,最大位移量為0.280559mm圖2(c)三階模態(tài)的振型圖最大變形位于主軸中間位置,但與二階模態(tài)變形的方向不同,最大位移量0.291149mm圖1力學(xué)模型裝裝嘉圖1(a)有限元模型圖2(d)四階模態(tài)的振型圖最大變形位于主軸前編位置,最大位移重0.326109mm,中國煤化工CNMHG圖2(a)一階模態(tài)的振型圖2(e)五階?？值恼裥蛨D最大變形遍布于蹩個(gè)主軸,最大位移量為0.39574mm。最大變形位于主軸后端位置,最大位移0.703619mm。式中,[M][C]、[K】分別為系統的總五階模態(tài)的列表顯示如圖2。其它信息,如圖4體質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣五階模態(tài)的振型圖如圖2(a)(b)(c)(2)對原主軸與優(yōu)化后主軸的模態(tài)分析{b(t)},{R(t)分別為節點(diǎn)的(a)(e結果比較,如表2。位移和外力矢量由上述結果明顯看出,各階振型的分機末的轉速范圍為10~1400r/min簡(jiǎn)化后的力學(xué)模型如圖1所示。布狀況及位移大小,高階模態(tài)的位移量變都不會(huì )發(fā)生共振,優(yōu)化后的主軸在工作過(guò)其中Fr,F分別表示主軸上大齒輪所化較大,前五階最大值為0.793619mm,程更遠離共振發(fā)生的區域,滿(mǎn)足要求受軸向力和切向力,F表示刀具對工件的模態(tài)分析結果為改進(jìn)主軸動(dòng)態(tài)特性提供了4結論主切削力。T表示由F產(chǎn)生的扭矩,T2理論依通過(guò)對機床主軸的動(dòng)態(tài)模型建立并對表示F3產(chǎn)生的扭矩。2主軸部件的優(yōu)化設計其進(jìn)行優(yōu)化分析,在主軸設計階段即得出應用體單元建立其結構有限元模型優(yōu)化設計問(wèn)題描述:相關(guān)結論。如圖1(a)所示。根據力學(xué)模型對其施加約束材料的彈性模量:E=21×10MPa與載荷,模態(tài)提取方法選用子空間方法材料的許用應力:=200MPa參考文獻根據力學(xué)模型對其施加約束與載荷需要簡(jiǎn)化有限元分析模型,因為主軸(]張朝暉AN8.0結構分析與實(shí)例解析模態(tài)提取方法選用子空間方法。其前三階左端沒(méi)有載荷作用,所以為了方便建模和北京機械工業(yè)出版社205有頻率分別為:f1=52.75Hz;f2=84減少設計變量,只對主軸中間支撐和右端凹2]王國強實(shí)用工程數值模擬技術(shù)及其在3H:117前三階固有頻率的振支撐之間的部分進(jìn)行優(yōu)化設計,長(cháng)度固定A上的實(shí)踐西安畫(huà)北工業(yè)大學(xué)出版型分別對應于圖2(a)、(b)、(c)·不變,只優(yōu)化橫截面,因為密度一定,所社19L以求體積最小轉化為求質(zhì)量最小]蘇翼林.材料力學(xué).北京:高等教育有限元優(yōu)化分析模型如圖3出版社.1984建立結構優(yōu)化設計的模型:作者簡(jiǎn)介INDD 07 MTa sEIt CH BISOLIt PILEMin f(x吳化勇.男.漢.1979年生人:單位:山東X=X1,X2,X3,X4,X5,X6=〔A1,理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院:講師:研究方向A2,A3,A4,A5,A6機械測試技術(shù)0.020≤A1≤0.0260.035≤A2≤0.045上接第137頁(yè)0.035≤A3≤0.050件厚度不變的情況下,溫差從15℃到20℃圖4五階模態(tài)的列表顯示0.035≤A4≤0.0530.035≤A5≤0.058試件的導熱系數相同。表2優(yōu)化前后模態(tài)分析結果比較單位:Hz)0.035≤A6≤0.100結論階[三階「三階四階五階注:橫截面積的單位為m。其中,f(x)表示主軸的重量,A1聚苯乙烯泡沫塑料的主要應用是l化|0n40s182.A3.A4,A5、A6分別代表圖3中所熱,而導熱系數是衡量其熱性質(zhì)的一個(gè)重表明的變量,優(yōu)化后的結果與優(yōu)化前進(jìn)行要指標,溫差在一定范圍內的變化,引起化6885948.04109501346914277導熱系數值的微小改變,可以看成儀器本從表1中可以明確看出,在滿(mǎn)足設計身的系統誤差,可忽略不計,在忽略掉系表1優(yōu)化結果比較(單位:mm)要求的情況下,能夠減小橫截面積,統誤差后,得出結論是溫差從15c到20℃從而減輕主軸的重量(優(yōu)化后的重量試件的導熱系數相同AA2A3AA5A6為14.436千克),實(shí)現對主軸結構的優(yōu)化,可以節省材料.但是受到結構方滲考文獻06s5|000s面的限制,A6的值仍為100m[][英]大為·伊夫斯主編,周南橋,彭響3優(yōu)化后的主軸動(dòng)態(tài)分析方等譯泡沫塑料手冊M.北京:化學(xué)工業(yè)4.a613進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,得出5階模態(tài)的頻率及|2兌熱材并及相關(guān)術(shù)語(yǔ).GB4132-)用相同的方法對優(yōu)化后的主軸出版社2061996]絕熱用模塑聚笨乙烯泡沫塑料.GB/T0801.1-20024]絕熱材料穩態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護熱板法(o50/Ds8302:1986)GB中國煤化工CNMHG哈爾濱人,工程師,研圖3優(yōu)化分析模型139