TOP29【毕业设计】数控车床主轴参数化建模及频域分析毕业设计说明书.doc文档免费在线阅读

分析结果包括频率振型和对应的应力分布。

结构的振动可以表达为各阶振型的线性叠加，其中低阶振型比高阶振型对结构的振动影响大，低阶振型对结构的动态特性起决定作用，故进行结构的振动特性分析时通常取前阶即可。

因此，在中采用模态提取法计算了主轴的前阶固有频率和振型。

求出主轴的前五阶固有频率为，二三阶固有频率相等，而且其振型表现为正交，可视为对重根同理，四五两阶也如此。

可以看出主轴的固有频率足够高，即主轴的动静刚度能够满足高刚度的设计要求。

根据主轴模态分析得到的固有频率计算主轴的阶临界转速远大于高速车削主轴的工作转速小于，说明主轴的工作转速能有效地避开共振区，保证主轴的加工精度。

目前的数控机床在向高速度高刚度的方向发展，要使机床能安全可靠地工作，保证所加工零件将所探讨的工程系统转化成个频域系统，该频域系统由节点及元素所组合而成，以取代原有的工程系统，频域系统可以转化成个数学模式，并根据该数学模式得到该频域系统的解答，且可以通过节点元素把结果表现出来。

分析软件技术使产品动态设计成为可能。

本课题的研究内容本课题采用频域软件来分析主轴的动静态特性。

软件是个应西安文理学院本科毕业设计论文用广泛的工程频域分析软件，主要是利用频域法床，采用交流电机经过皮带传动，再经过主轴变速箱体其结构与普通机床的主轴箱有很大的不同实现主轴的变速。

近年随着计算机及其相关软硬件技术的发展促进了虚拟样机技术的快速发展，同时成熟的建模和机床，为了实现高的主轴转速，采用主轴电机结构对于中等要求的数控机床，采用主轴电机，驱动经过减速机构驱动采用齿轮传动和同步带传动的专用主轴生产厂生产的主轴对于般的数控机床经济型数控机性分析。

年，无锡机床股份有限公司的蔡英等基于传递矩阵法，对型内圆磨床的高速主轴系统进行了动力学特性分析。

对于数控机床的主轴部件常用的结构主要有以下几种形式对于高速高精度对电主轴的动静态特性进行了分析。

年，杨曼云等利用软件对卧式加工中心的主轴系统进行了静动态特性分析。

武汉理工大学的杨光等利用传递矩阵法对电主轴系统进行了动力学特学的费仁元等采用实验方法对复杂的主轴部件进行了动态特性分析。

年，沈阳工业学院的史安娜等对主轴部件建立了空间梁单元模型，并在此基础上对其静动态特性进行了分析。

同年，北京理工大学的刘素华利用频域分析软件模态分析与频域计算相结合的方法，对传统主轴部件进行了动力特性分析，并对主轴进行了动力修改。

年，大连理工大学的肖曙红用频域结合迭代的分析方法，编制了主轴组件静动特性分析软件。

年，北京工业大和动态性能，但只是考虑轴承径向个自由度，并且忽略了轴向力矩方向的自由度，更忽略了轴承刚度的非线性。

而国内从事这领域研究的也很多，特别是早期对普通主轴动特性的研究。

年，江苏工学院的付华应用试验应用频域模型研究车床主轴的动态特性及其设计。

年将动柔度分析引人对主轴系统的动力特性和动态设计的研究之中。

年，等利用结构修正法分析了切削机床的主轴轴承的静态主轴部件所占比例最大，未处于共振状态下占，共振状态下占。

在国外，年，将轴承模拟为个简单的径向弹簧和阻尼器，采用有限差分模型分析了车床主轴的特性年即和床的加工精度，工件表面质量和生产效率有很大的影响，其性能的好坏将对机床的最终性能和加工工件的质量有非常重要的影响。

据研究表明中型车床在不同频率的动载荷作用下，各个部件反映在刀具与工件切削处的综合位移中，数控机床高速化发展也经历了几个过程，其如表所示。

表数控机床高速化发展过程时间年代年代年代年代世纪初主轴转速主轴是数控机床的关键部件，在其前部安装工件刀具，直接参与切削加工，对机厂家也生产出转速上。

如上海明精机床公司生产的型高速数控车床，西安文理学院本科毕业设计论文主轴最高转速南京机床厂生产的型高速数控车床，主轴最高转速在国际上了齿轮传动间隙，提高了传动精度。

在机床主轴转速方面，我国取得了长足的进步，但与国外的差距还是很大。

在年代之前，我国机床主轴转速般都不到。

进入年代，机床厂商和各高校都加紧了新产品的研制。

国内有些达到万万，快速进给般都能达到。

静压技术精密传动技术的突破，有效地提高了重型机床的主轴精度和定位精度。

如武汉重型机床厂和齐齐哈尔第机床厂开发的精密双齿轮条传动系统，大大消除系统网络化集成化。

应用机开发出了轴联动，可控轴的分布式数控系统，以及可靠性达到小时的高分辨率数控系统。

实现了高速主轴快速进给高速换刀机构的三高技术的突破。

国产加工中心的主轴转速可以达系统网络化集成化。

应用机开发出了轴联动，可控轴的分布式数控系统，以及可靠性达到小时的高分辨率数控系统。

实现了高速主轴快速进给高速换刀机构的三高技术的突破。

国产加工中心的主轴转速可以达到万万，快速进给般都能达到。

静压技术精密传动技术的突破，有效地提高了重型机床的主轴精度和定位精度。

如武汉重型机床厂和齐齐哈尔第机床厂开发的精密双齿轮条传动系统，大大消除了齿轮传动间隙，提高了传动精度。

在机床主轴转速方面，我国取得了长足的进步，但与国外的差距还是很大。

在年代之前，我国机床主轴转速般都不到。

进入年代，机床厂商和各高校都加紧了新产品的研制。

国内有些厂家也生产出转速上。

如上海明精机床公司生产的型高速数控车床，西安文理学院本科毕业设计论文主轴最高转速南京机床厂生产的型高速数控车床，主轴最高转速在国际上，数控机床高速化发展也经历了几个过程，其如表所示。

表数控机床高速化发展过程时间年代年代年代年代世纪初主轴转速主轴是数控机床的关键部件，在其前部安装工件刀具，直接参与切削加工，对机床的加工精度，工件表面质量和生产效率有很大的影响，其性能的好坏将对机床的最终性能和加工工件的质量有非常重要的影响。

据研究表明中型车床在不同频率的动载荷作用下，各个部件反映在刀具与工件切削处的综合位移中主轴部件所占比例最大，未处于共振状态下占，共振状态下占。

在国外，年，将轴承模拟为个简单的径向弹簧和阻尼器，采用有限差分模型分析了车床主轴的特性年即和应用频域模型研究车床主轴的动态特性及其设计。

年将动柔度分析引人对主轴系统的动力特性和动态设计的研究之中。

年，等利用结构修正法分析了切削机床的主轴轴承的静态和动态性能，但只是考虑轴承径向个自由度，并且忽略了轴向力矩方向的自由度，更忽略了轴承刚度的非线性。

而国内从事这领域研究的也很多，特别是早期对普通主轴动特性的研究。

年，江苏工学院的付华应用试验模态分析与频域计算相结合的方法，对传统主轴部件进行了动力特性分析，并对主轴进行了动力修改。

年，大连理工大学的肖曙红用频域结合迭代的分析方法，编制了主轴组件静动特性分析软件。

年，北京工业大学的费仁元等采用实验方法对复杂的主轴部件进行了动态特性分析。

年，沈阳工业学院的史安娜等对主轴部件建立了空间梁单元模型，并在此基础上对其静动态特性进行了分析。

同年，北京理工大学的刘素华利用频域分析软件对电主轴的动静态特性进行了分析。

年，杨曼云等利用软件对卧式加工中心的主轴系统进行了静动态特性分析。

武汉理工大学的杨光等利用传递矩阵法对电主轴系统进行了动力学特性分析。

年，无锡机床股份有限公司的蔡英等基于传递矩阵法，对型内圆磨床的高速主轴系统进行了动力学特性分析。

对于数控机床的主轴部件常用的结构主要有以下几种形式对于高速高精度机床，为了实现高的主轴转速，采用主轴电机结构对于中等要求的数控机床，采用主轴电机，驱动经过减速机构驱动采用齿轮传动和同步带传动的专用主轴生产厂生产的主轴对于般的数控机床经济型数控机床，采用交流电机经过皮带传动，再经过主轴变速箱体其结构与普通机床的主轴箱有很大的不同实现主轴的变速。

近年随着计算机及其相关软硬件技术的发展促进了虚拟样机技术的快速发展，同时成熟的建模和分析软件技术使产品动态设计成为可能。

本课题的研究内容本课题采用频域软件来分析主轴的动静态特性。

软件是个应西安文理学院本科毕业设计论文用广泛的工程频域分析软件，主要是利用频域法将所探讨的工程系统转化成个频域系统，该频域系统由节点及元素所组合而成，以取代原有的工程系统，频域系统可以转化成个数学模式，并根据该数学模式得到该频域系统的解答，且可以通过节点元素把结果表现出来。

完整的频域模型除了节点元素外，还包含工程系统本身所具有的边界条件，如约束条件外力的负载等。

利用频域软件对主轴进行静动态特性分析，确定合理的边界条件，改善主轴部件的静动态特性，并采用合理的数学建模方法进行对比分析，最后以沈阳机床厂生产的型数控车床为研究对象，检验前面进行的理论分析，从而得出合理的设计方法，为实现产品的动态设计打下基础。

具体工作分为以下几个部分总结了机床动态设计方法研究和机床主轴动静态研究的发展状况和发展趋势，在总结前人研究成果的基础上，结合当前的技术发展趋势，采用频域方法来进行开展研究阐述学习理论基础，即振动理论模态分析理论，简要论述了模态参数，识别原理简要论述了频域方法和动力学分析的基本求解过程，建立机床主轴频域模型，合理的确定了载荷轴承支承刚度和约束条件，选定了单元类型。

采用法对其进行自由模态分析，得到主轴的固有频率和振型，找出工作时容易发生共振的频率域，为进步提高精度和转速提供理论依据。

西安文理学院本科毕业设计论文总体设计方案机床主轴的动静态特性主要就是固有频率受力变形临界转速动态响应等，在年代以前，般采用经验模拟法设计，方法繁琐，精度低。

年代以后由于计算机技术和计算方法的进步，出现了有限差分法结构分析法频域法结构修正法，模态法等大量方法。

本课题就是要研究机床主轴的动静态特性，其主要任务是计算轴承的刚度建立合理有效的模型，特别是轴承部分的简化，再对模型进行静变形模态及响应等各方面的分析，得到固有频率振型等参数。

其中轴承刚度的计算较复杂，静刚度可用经