高性能数控机床主轴部件动态分析

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1、重庆大学本科学生毕业设计（论文）高性能数控机床主轴部件动态分析学生：付国强学号：20072431指导教师：周伟专业：机械设计制造及其自动化重庆大学机械工程学院二O一一年六月GraduationDesign(Thesis)ofChongqingUniversityTheDynamicAnalysisofHigh-PerformanceNCMachineToolSpindle-PartUndergraduate:FuguoqiangSupervisor:ZhouweiMajor:MechanicalDesign,ManufacturingandAutomat

2、ionCollegeofMechanicalEngineeringChongqingUniversityJune2011摘要现在数控机床发展的基本趋势就是朝着高效、高精度、高速化方向发展。其中，现在数控机床目标最明确的一个方向就是高速化，而实现数控机床高速化的条件之一就是要提高主轴转速。同时主轴部件又是数控机床结构中最复杂的部件，其动态特性的好坏对机床的性能有着很大的影响。因此，主轴部件的动态特性显得十分重要。本文就对CHK32数控机床主轴部件进行一定的动态分析。具体研究内容如下首先简要介绍了相关的理论基础：主轴技术、模态分析原理以及有限元分析方法。同时

3、也介绍了有限元分析软件ANSYS，为主轴部件的模态分析打下一定的理论基础。然后建立主轴箱三维模型，用ANSYS软件建立主轴箱有限元模型，然后进行模态分析，获得主轴箱的固有频率和振型图。对振型图进行分析，然后根据分析结果对主轴箱进行改进，提出了几种改进方案。建立主轴三维模型，然后建立有限元模型，再进行模态分析。得到主轴的固有频率和振型图，并对主轴振型图进行一定的分析。将主轴、主轴箱等进行装配得到主轴部件，建立主轴部件有限元模型，然后进行模态分析，得到主轴部件的固有频率和振型。对振型图的分析，为改进提供了依据和方向，同时为谐响应分析等奠定基础。关键词：主轴部

4、件，有限元分析方法，模态分析，振型图ABSTRACTHigh-efficiency,high-speedandhigh-accuracyarethetrendsindevelopmentofmachinetool.Amongthem,high-speedisthemosttargeteddirectionofthedevelopmentofmachinetool.Toachievethisgoal,thespeedofthespindlemustbeincreased.Thespindle-partisthecomplicationpartoftheto

5、olmachine,thedynamiccharacteristicofwhichisanimportantinfluenceforthefunctionofthetoolmachine.Sothedynamiccharacteristicofspindle-partisextremelyimportant.Inthepaper,itbrieflyintroducestherelatedtheory,suchastechnologyofspindle,modalanalysisandfiniteelementmethod.Italsointroduces

6、ANSYSsoftware,whichlaysatheoreticalfoundationforthemodelanalysisofthespindle-part.ThefiniteelementmodelofheadstockisestablishedbyusingANSYSsoftware,aftercreatingthree-dimensionalmodelofheadstock,andthenthemodalfrequencyandmodalshapecharacteristicsareobtainedbymodalanalysis.Improv

7、edschemesofheadstockaresuggestedbytheresultofthemodalanalysis.Inthesameway,wecangetthefiniteelementmodelofthespindle,andgetthemodalfrequencyandmodalshapecharacteristicsofthespindle.Thenweanalysesthemodalshape.Thespindle-partcanbegotbyassemblingSpindleandheadstockspindle.Thenthefi

8、niteelementmodelofheadstockisestablished