態(tài)特性作出符合實際的預測并提出改進方機床主軸的向,還可以在短時間內(nèi)作出多種方案比較,使機床主軸實現(xiàn)優(yōu)化設計,進而提高產(chǎn)品一次設計成功率、縮短產(chǎn)品開發(fā)周動力學建模及優(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,可以簡吳化勇山東理工大學工程技術學院255012化為一個線彈性系統(tǒng),其運動微分方程可以寫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態(tài)特性作出符合實際的| optimize design; names test預測并提出改進方向。在短時間內(nèi)作出多種方蒙比較,使機床主軸部件實現(xiàn)優(yōu)化設計通而提高聲品一次設計成功率,腦短聲品開前言發(fā)周期,提高主軸產(chǎn)品的設計水平。tETN/下RE關健詞機床主軸的性能正在向高轉(zhuǎn)速、高精高速切削;主軸系統(tǒng);動力學模型;優(yōu)化度、高剛度方向發(fā)展,通過對機床主軸動設計;動態(tài)測試態(tài)特性的有限元分析,為改善機床主軸的5%毛.8沖圖分類號:TG502.3靜動態(tài)特性提供必要的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)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(tǒng)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(jié)點的(a)(e結(jié)果比較,如表2。位移和外力矢量由上述結(jié)果明顯看出,各階振型的分機末的轉(zhuǎn)速范圍為10~1400r/min簡化后的力學模型如圖1所示。布狀況及位移大小,高階模態(tài)的位移量變都不會發(fā)生共振,優(yōu)化后的主軸在工作過其中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(qū)域,滿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(jié)果為改進主軸動態(tài)特性提供了4結(jié)論主切削力。T表示由F產(chǎn)生的扭矩,T2理論依通過對機床主軸的動態(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(jié)構(gòu)有限元模型優(yōu)化設計問題描述:相關結(jié)論。如圖1(a)所示。根據(jù)力學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(jù)力學模型對其施加約束與載荷需要簡化有限元分析模型,因為主軸(]張朝暉AN8.0結(jié)構(gòu)分析與實例解析模態(tài)提取方法選用子空間方法。其前三階左端沒有載荷作用,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]王國強實用工程數(shù)值模擬技術及其在3H:117前三階固有頻率的振支撐之間的部分進行優(yōu)化設計,長度固定A上的實踐西安畫北工業(yè)大學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(zhuǎn)化為求質(zhì)量最小]蘇翼林.材料力學.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(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的模型:作者簡介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,理工大學工程技術學院:講師:研究方向A2,A3,A4,A5,A6機械測試技術0.020≤A1≤0.0260.035≤A2≤0.045上接第137頁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(shù)相同。表2優(yōu)化前后模態(tài)分析結(jié)果比較單位:Hz)0.035≤A6≤0.100結(jié)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(shù)是衡量其熱性質(zhì)的一個重表明的變量,優(yōu)化后的結(jié)果與優(yōu)化前進行要指標,溫差在一定范圍內(nèi)的變化,引起化6885948.04109501346914277導熱系數(shù)值的微小改變,可以看成儀器本從表1中可以明確看出,在滿足設計身的系統(tǒng)誤差,可忽略不計,在忽略掉系表1優(yōu)化結(jié)果比較(單位:mm)要求的情況下,能夠減小橫截面積,統(tǒng)誤差后,得出結(jié)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(shù)相同AA2A3AA5A6為14.436千克),實現(xiàn)對主軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,可以節(jié)省材料.但是受到結(jié)構(gòu)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)化后的主軸動態(tài)分析方等譯泡沫塑料手冊M.北京:化學工業(yè)4.a613進行動態(tài)分析,得出5階模態(tài)的頻率及|2兌熱材并及相關術語.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(wěn)態(tài)熱阻及有關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