方荣车牙机公司对立式机床主轴系统动态特性分析

来源：方荣精机 更新时间：2017-10-14点击：

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  主轴系统是机床产生振动的关键部件，分析主轴的动态特性可以了解机床的抗振能力和变形方式。分析中将主轴与支撑轴承简化成一个弹性系统，同时将主轴旋转产生的离心力当作结构的预应力，该方法为主轴类零件的动态分析提供了新的思路。　　
  当主轴转动时，质心会偏离轴线使轴产生方向周期性变化的惯性力，这一惯性力是激起轴的横向振动的主要原因。当主轴转速接近或通过自身临界转速时，其振动会显得异常强烈。模态分析可以确定机构的固有频率和振型，从而避免主轴工作时产生过大振动。　
 

  主轴作为分析研究的对象选择了两种设计结构，一种是长轴结构(见图1)，另一种是短轴结构(见图2)。由图1可以看出，长轴结构设计中的主轴属于细长轴，长度为736mm。而第二种设计的空心短轴中轴长度显着减小到280mm，直径相对增大。可以看出这两种方案中主轴结构的形状和尺寸都不相同，通过有限元分析可计算出结构的模态参数，对比结果判断哪种结构更优。
  本文在模态分析过程中考虑了轴承的支撑刚度，并将主轴旋转产生的离心应力作为预应力，求解得出所设计主轴的低阶固有频率和振型。对比结果显示空心短轴的动力学特性比长轴的更好。本文还对其做了谐响应分析，结果表明在一定频率变化的正弦力作用下空心短轴结构的受力变形更小，这也与模态分析的结果相吻合。
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