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，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数控车床,主轴,参数,建模,分析,毕业设计,全套,图纸本毕业设计是对数控车床主轴进行参数化建模及频域分析，将现代化的设计方法应用于机床的设计，以数控系统设计方案的拟定为主线，通过对数控车床主轴伺服系统机械部分进行参数化设计，理论强度基础计算及其关键零件的校核，对车床进给伺服系统进行数学建模，然后使用软件进行频域仿真，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的具体研究内容，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研究，简要论述了模态分析，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。通过毕业设计进行了机电结合的全方面训练，从而培养设计计算的能力以及分析和处理生产过程中所遇到的问题的综合能力。关键词频域分析模态分析机床主轴振数控机床主轴国内外研究现状.本课题的研究内容总体设计方案.设计要求.设计参数.总体设计方案图数控系统选择.简介西门子数控系统.数控系统的组成.数控机床伺服系统的选择主轴计算及校核.主轴设计电动机的选择带传动设计.主轴的校核传动组齿轮模数的确定和校核齿轮强度校核主轴挠度的校核主轴弯曲变形的校核主轴扭转变形校核.主轴最佳跨距的确定选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距求轴承刚度.主轴支承处轴承的选择.主轴图参数化建模.理论基础主轴的动力学模型.建立目标函数.约束条件刚度约束强度约束转角的限制扭转变形的限制切削力的限制数控车床主轴的频域分析.频域简介及软件应用频域概述软件应用.机床主轴频域分析模型构建几何模型频域模型建立单元类型选择和网格划分.机床主轴振动模态分析动力分析模态分析结论致谢参考文献附录绪论.课题研究的背景及意义制造业是体现个国家综合实力的重要方面，是国家财富的主要创造者世界上凡是发达国家都拥有高水平的制造业。而装备制造业作为整个国家工业部门的装备提供者，其水平的高低决定了我国制造业的国际竞争力，特别是我国加入到以后，行业竞争更加激烈，已经关系到我们国家现代化的进程和民族的复兴，因此提高我国装备制造业的整体技术水平具有重大的理论和现实意义。在当前的振兴过程中，我们应该清醒的认识到我国装备制研究它们的结构动力学特性。模态分析的具体研究方法根据其手段的不同主要分为两种基于频域法的计算模态分析和基于测试技术的实验模态分析。模态分析的理论是在机械阻抗与导纳的概念上发展起来的。近十余年来，模态分析理论吸取了振动理论信号分析数据处理数理统计以及自动控制理论的知识，形成了套独特的理论，它已经成为近年来应用于结构动力学研究的重要方法。模态分析的基本原理是将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。由振动理论，系统任点的响应均可表示为各阶模态响应的线性组合。因而，通过求出的各阶模态参数就可以得到任意激励下任意位置处的系统响应。模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析振动故障诊断和预报以及结构动力学特性的优化设计提供依据。工程中较复杂的振动问题多为象机床主轴箱这样的多自由度系统。主轴的动力学模型为便于研究，对系统做出以下假设刀盘系统为刚性，在切削过程中不变形。在加工过程中，主轴没有轴向移动，并且忽略轴向力的影响。各运动副表面没有间隙。设刀具大带轮的质量转动惯量和极转动惯量分别为和，各轴段为。弯曲刚度为，主轴位移和偏角为，。参考文献知其在无阻尼时振动的运动微分方程为其中为柔度矩阵。已知，可以求出，综上代入数据可以求出.建立目标函数以刚度为目标函数。控制系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。.设计参数表.机床基本参数项目单位参数型号床身回转直径刀架上回转直径主轴最高转速主电机功率.数控系统西门子尾座主轴直径行程及主轴孔锥度莫氏圆锥号丝杠螺距系统环境工作条件温度湿度为输入电网电压交流频率为电流为总体设计方案图图.数控车床的主轴设计总体方案示意图数控系统选择数控系统是数字控制系统简称，英文名称为，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控，年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。计算机数控，简称系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国公司日本公司国内公司如中国珠峰公司北京航天机床数控系统集团公司华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度驱动电机的功率和用户的要求，所以依据改造的具体要求选用德国公司系统相应的驱动装置。.简介西门子数控系统系统包括等型号，它是西门子公司世纪年代才开发的集于体的经济型控制系统。该系统的性能价格比较高，比较适合于经济型与普及型车铣磨床的控制。系列数控系统的共同特点是结构简单，体积小，可靠性高，此外系统软件功能也比较完善。系列是公司专为简易数控机床开发的经济型数控系统，两种系统的区别是系列采用步进电机驱动，系列采用数字交流伺服驱动系统。。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制造业和发达国家的差距，不能只看到眼前的时繁荣。特别是机床行业，在设计水平上与发达国家有着比较大的差距，缺少创新和突破，掌握核心技术较少，特别在高端的产品领域，竞争力还不够强大。动态设计的原则目标是保证机械满足其功能前提要求的条件下具有较高的动刚度，使其经济合理运转平稳可靠。要从总体上把握机械结构的固有频率振型和阻尼比。具体为避开共振，避开率应在降低机器运行过程中的振动幅度结构各阶模态刚度最大且尽量相等结构的各阶模态阻尼比要尽量高避免结构疲劳破坏提高振动稳定性。设计步骤建立机械结构或机械系统的动力学模型，根据设计图纸建立力学模型，也可以应用试验模态分析技术建立结构的试验模型利用数学模型求解自由振动方程得到结构振动的固有特性，引入外部激励可以进行动力响应分析动态性能评定结构修改和优化设计。.数控机床主轴国内外研究现状我国数控技术的开发始于年，几乎与国外同时起步。但由于自身技术的落后，研制进展十分缓慢。但“九五”以来，我国机床在关键技术的突破上主要表现在以下方面数控系统网络化集成化。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。