SL-500超精密平面磨床主轴系统动力学建模及静动态特性分析

论文摘要

机床发展日益朝向高速度和高精度的方向发展,而主轴系统是机床的重要组成部分,其静、动态特性是影响机床加工性能的主要因素。本文对杭州机床股份有限公司生产的SL-500超精密平面磨床的主轴系统进行了动力学建模,采用有限元分析软件ANSYS对其静、动态特性进行了分析计算,并研究了其影响因素。本文的主要内容是:（1）总结了机床主轴系统静动态特性的研究状况和发展趋势。（2）介绍了机床主轴系统的建模方法,建立了SL-500超精密平面磨床主轴系统的动力学模型。（3）介绍了基于赫兹接触理论的滚动轴承刚度分析方法,以及滚动轴承径向刚度和轴向刚度的近似计算方法,并针对SL-500超精密平面磨床主轴轴承7208C进行了刚度分析。（4）对SL-500超精密平面磨床的主轴系统进行了静刚度试验和激振试验,通过数据处理,得到了该主轴系统的静态特性和动态特性。（5）对SL-500超精密平面磨床主轴系统进行了有限元静动态特性分析,将理论分析的结果与试验分析的结果进行了比较分析。研究了主轴系统的轴承在不同径向刚度和不同轴向刚度情况下的主轴系统的静动态特性,研究了主轴系统在不同跨距情况下的静动态特性,总结了影响规律。研究了五种可以替代的轴承规格对主轴系统动静态特性的影响,并和原主轴系统做了比较。（6）对研究内容进行了总结,提出了进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 机床主轴系统建模及静动态特性分析的研究意义
• 1.2 机床主轴系统动态特性的研究现状
• 1.3 本论文的主要内容
• 第2章 机床主轴系统的动力学建模
• 2.1 机床动力学建模方法
• 2.2 机床主轴系统有限元模型
• 2.2.1 有限元软件ANSYS 简介
• 2.2.2 机床主轴系统的有限元模型
• 2.3 SL-500 超精密平面磨床主轴系统动力学建模
• 2.3.1 SL-500 超精密平面磨床简介
• 2.3.2 采用两组和四组弹簧阻尼单元建模做比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 机床主轴滚动轴承刚度分析
• 3.1 轴承刚度
• 3.2 赫兹接触理论
• 3.3 角接触球滚动轴承刚度分析和计算
• 3.3.1 角接触球轴承受力分析
• 3.3.2 角接触球轴承接触角的计算
• 3.3.3 轴承轴向预紧后的刚度计算
• 3.3.4 轴承刚度的近似计算方法
• 3.3.5 轴承变形量的计算方法
• 3.4 SL-500 超精密平面磨床主轴轴承7208C 的刚度分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 SL-500 超精密平面磨床主轴系统的试验研究
• 4.1 主轴系统的静刚度试验分析
• 4.1.1 试验方案
• 4.1.2 试验装置
• 4.1.3 试验条件与步骤
• 4.1.4 试验结果
• 4.2 主轴系统的动态特性试验
• 4.2.1 机床结构动态试验技术
• 4.2.2 试验方案
• 4.2.3 试验过程
• 4.2.4 试验结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 SL-500 磨床主轴系统静动态特性的有限元分析
• 5.1 SL-500 超精密平面磨床主轴系统静动态特性有限元分析
• 5.1.1 主轴系统的静态特性分析
• 5.1.2 主轴系统的动态特性分析
• 5.1.3 主轴系统静动态特性试验结果分析
• 5.2 轴承不同径向刚度下主轴系统的静动态特性分析
• 5.3 轴承不同轴向刚度下主轴系统的静动态特性分析
• 5.4 不同轴承型号的主轴系统的静动态特性分析
• 5.4.1 不同轴承型号的主轴系统的静态特性分析
• 5.4.2 不同轴承型号的主轴系统的动态特性分析
• 5.5 不同跨距下主轴系统的静动态特性分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加科研项目与发表的学术论文