某公司在生產(chǎn)的機(jī)械主軸龍門加工中心的基礎(chǔ)上,開發(fā)出的一款高速龍門加工中心（電主軸結(jié)構(gòu)形式）,該機(jī)床的轉(zhuǎn)速可達(dá)到18000～24000rpm,主要應(yīng)用于高速切削,具有高速、高精度、高柔性、環(huán)保等特點(diǎn),對(duì)機(jī)床的靜動(dòng)態(tài)特性有較高要求。本課題主要對(duì)該款高速龍門加工中心主軸箱部件進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化（拓?fù)鋬?yōu)化）,對(duì)提高主軸箱的靜剛度和結(jié)構(gòu)的固有頻率,減輕機(jī)床部件的重量具有重要意義。（1）對(duì)高速龍門加工中心電主軸用主軸箱的靜動(dòng)態(tài)特性研究的背景、意義及當(dāng)前的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了整理和歸納,并對(duì)本文的主要研究?jī)?nèi)容和研究思路進(jìn)行梳理,為后續(xù)的研究指明了方向,奠定了基礎(chǔ)。（2）對(duì)原主軸箱的靜態(tài)特性進(jìn)行了分析。簡(jiǎn)要介紹有限元方法和靜力學(xué)基本理論,為利用Ansys Workbench對(duì)主軸箱進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性分析打下理論基礎(chǔ)。利用有限元軟件對(duì)主軸箱的靜力學(xué)特性進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示靜力變形及結(jié)構(gòu)應(yīng)力較大,需對(duì)原主軸箱部件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化和參數(shù)優(yōu)化。優(yōu)化的同時(shí),還需要保證靜剛度不降低的情況下,盡量提高結(jié)構(gòu)的低階固有頻率,因此仍需對(duì)主軸箱進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析。（3）對(duì)原主軸箱的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了計(jì)算與分析。總結(jié)了利用有限元... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

高速龍門加工中心電主軸用主軸箱靜動(dòng)態(tài)特性分析及優(yōu)化研宄?第二章機(jī)床結(jié)構(gòu)及主軸筘靜態(tài)特性分析??機(jī)床的位置精度參數(shù)如表２－２所示：??表２－２機(jī)床的位置精度??名稱?單?位參數(shù)??Ｘ軸（定位精度／重復(fù)定位精度）?ｍｍ?０．０１２／０．００８??Ｙ軸（定位精度／重復(fù)定位精度）?ｍｍ?０．０１２／０．００８??Ｚ軸（定位精度／重復(fù)定位精度）?ｍｍ?０．０１２／０．００８??２．２機(jī)床整體結(jié)構(gòu)??本課題研宄和改造的電主軸用主軸箱應(yīng)用的高速龍門加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖２－１??所示。??主軸箱部＜?浦部件??讀，－，入：??圖２－１整機(jī)結(jié)構(gòu)圖?圖２－２機(jī)床坐標(biāo)圖??該機(jī)床使用龍門框架固定，利用工作臺(tái)移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。床身固定于地基丨：，工??作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌作前后運(yùn)動(dòng)（Ｘ軸）。橫梁的立柱緊閥的連接在床身上，滑鞍沿橫梁??導(dǎo)軌進(jìn)行左右運(yùn)動(dòng)（Ｙ軸）。主軸箱沿滑鞍導(dǎo)軌作上卜運(yùn)動(dòng)（Ｚ軸）。三個(gè)進(jìn)給軸按笛??卡爾坐標(biāo)系定義，如圖２－２所示。??本機(jī)床左側(cè)安裝有刀庫，右側(cè)安裝有懸掛式操作臺(tái)，并配有電子手輪。床身導(dǎo)軌??及橫梁導(dǎo)軌均配有導(dǎo)軌防護(hù)罩，以保護(hù)導(dǎo)軌及絲杠。床身的兩側(cè)均配有螺旋排屑器，??通過螺旋排屑器將機(jī)床加工產(chǎn)生鐵屑導(dǎo)入位于機(jī)床前側(cè)的鏈板排屑器屮，最終輸送至??積屑小車。機(jī)床立柱左側(cè)刀庫下方放置液壓站、左后側(cè)放置水冷機(jī)、右后側(cè)放置電氣??７??

高速龍門加工中心電主軸用主軸箱靜動(dòng)態(tài)特性分析及優(yōu)化研究?第二章機(jī)床結(jié)構(gòu)及主軸箱靜態(tài)特性分析??在上述有限元法和靜力學(xué)分析基本理論的基礎(chǔ)上，對(duì)主軸箱靜力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行分析。??２．６．１主軸系統(tǒng)有限元模型??本文使用Ｐｒｏ－Ｅ軟件，所建立的主軸箱的三維幾何模型如圖２－３所示。??Ｉ?Ｉ?：：：?麵??ｊｉｌ?■??Ｉ顆??圖２－３主軸箱三維模型?圖２－４主軸箱的網(wǎng)格劃分示意圖??２．６．２網(wǎng)格劃分??研宄中，使用了?ＡＮＳＹＳ軟件中自帶的ｍｅｓｈｉｎｇ功能，對(duì)以上的有限元模型做了??Ｎ格劃分，結(jié)果如圖２－４所示�？紤]到網(wǎng)格劃分的太稀疏將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的不精確，??而網(wǎng)格劃分的太過密集又會(huì)使得計(jì)算量成百上千倍的增加｜４４１。因此在劃分網(wǎng)格的過程??中，采取了整體較為粗略的劃分方式，但是對(duì)于一些重要部位和工作過程中易發(fā)生損??壞的部位進(jìn)行了加密處理。這樣既可以保證整體網(wǎng)格的數(shù)量控制在可以接受的范圍內(nèi)??部，又能對(duì)重點(diǎn)部位和易發(fā)生損傷的區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的分析｜４５１。??２．６．３主軸系統(tǒng)約束與載荷??按照主軸箱剛度較弱的工況位置分析，上滑塊距離上端面１００ｍｍ（如上圖所示），??按照主軸箱部件實(shí)際受力及約束進(jìn)行模擬，在絲桿螺母座處限制上下移動(dòng)，在滑塊面??處限制各個(gè)方向移動(dòng)、導(dǎo)軌與滑塊之間采用不分離接觸關(guān)系（ＮＯ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）。在主??軸端面處施加遠(yuǎn)程載荷，前后方向和左右方向分別為２０００Ｎ，施加最大扭矩為１５０Ｎｍ。??１３??

【參考文獻(xiàn)】：
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