数控铣齿机主轴箱箱体振动模态及试验分析.pdf

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1、第5期组合机床与自动化加工技术NO．52012年5月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueMay．2012文章编号：1001—2265(2012)05—0024—04数控铣齿机主轴箱箱体振动模态及试验分析李津，洪荣晶，张金，陆慧慧(南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009)摘要：文章以数控高速铣齿机为研究对象，针对主轴箱动态特性进行研究。采用Pro／E软件建立主轴箱箱体三维实体模型，运用有限元分析软件ABAQUS对主轴箱进行仿真分析，获得主轴箱自由模态的固有频率和相应振型。利用LMS模态实验系统中的ImpactTesting

2、模块测试得出模态试验结果与计算结果基本一致，说明了主轴箱振动模态分析方法的可行性，为其动态响应分析提供可靠的依据。关键词：主轴箱；模态分析；试验模态中图分类号：TH132．46文献标识码：ATheVibrationModalAnalysisandModalTestingtotheSpindleBoxofCNCGearMillingMachineLIJin，HONGRong—jing，ZHANGJin，LUHui·hui(CollegeofMechanicalandPowerEngineeringNanjingUniversity，Nanjing210009，China)Abstract：Int

3、hispaper，theNChighspeedGearmillingmachineisresearchedasthemode1．BasedonthreedimensionalmodelingsoftwarePro／E，theSpindleboxcaseisfounded．UsingfiniteelementanalysissoftwareABAQUStosimulationandanalysistheSpindlebox，theconclusionofthefreemodenaturalfrequencyandtherelevantmodeshapeareachieved．ByUsingthe

4、LMSImpactTestingModal，theTestsshowedthatthemodaltestresultsandthecalculationresultsarebasicallythesame．Thoughtmodalanaly—sis，itcanprovideareliablebasisofdynamicresponseanalysis．Keywords：spindlebox；modalanalysis；experimentalmodal模态特性。但是由于主轴箱实际结构复杂、连接边O引言界条件多样，结构简化或连接处理不当往往会影响数控铣齿机的主轴箱采用多级齿轮传动，主轴有限元分析

5、结果的准确性。而且单一的有限元计算伺服电机产生的动力经主轴箱内各个位置上的传动结果正确性没有办法得到验证，这时有必要展开试齿轮和传动轴，传到主轴刀盘上。由于工况复杂，需验模态与计算模态相结合的方法去研究。满足大功率切削、高速及高精加工的要求，主轴箱作1主轴箱箱体有限元模态分析为铣齿机的关键部件其结构动态特性备受关注。主轴箱具有传动比固定、传动力矩大，结构紧凑、恒定ABAQUS有限元模态分析过程主要分为三步，功率传动等特点。在实际工况中，容易产生振动，齿即前处理、加载求解和后处理。其中前处理主要是轮啮入啮出冲击、齿侧间隙、时变啮合刚度、齿轮啮创建实体模型及有限元模型、定义单元属性、划分网合的弹性

6、变形、安装以及制造误差等因素形成内部格和修正有限元模型¨。加载求解包括分析载荷的激励，都有可能变成主轴箱振动的动力源。作为一类型及特点，确定载荷的作用位置及大小，选择计算个复杂的多自由度弹性振动系统，当激励力的激振类型和设置各种参数。后出理则是查看最终分析结频率与箱体的某一固有频率相同时就会出现共振现果的，即固有频率和相对应力和变形，可在后处理中象，影响齿轮加工精度甚至会对主轴箱寿命造成影观察模态分析结果。响。1．1主轴箱三维实体模型的建立有限元模态分析的优势在于可以预估主轴箱的在Pro／E软件中建立主轴箱箱体三维实体模型，收稿日期：2011—08—29；修回日期：2011—09—21基金项目

7、：2010年度科技部科技型中小企业技术创新基金(10C26213211097)；南京市2010年第二批科技发展计划(201002006)作者简介：李津(1985一)，男，南京人，南京工业大学机械与动力工程学院硕士，研究方向为机械电子工程，(E—mail)lijinzip0608@163．c0m。·26·组合机床与自动化加工技术第5期处两、三个方向的点，每个点锤击三次取三次的平均3计算模态与试验模态