基于ansys+workbench的高速电主轴动力学特性分析

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1、万方数据·设计与研究·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)09—0020—03基于ANSYSWorkbench的高速电主轴动力学特性分析串巫少龙1，张元祥2(1．衢州职业技术学院，浙江衢州324000；2．浙江工业大学，杭州314000)摘要：论文阐述了影响高速电主轴抗振能力的固有特性、动力响应和动力稳定性动力学特性。以高速、大功率的铣削加工中心电主轴为研究对象，采用ANSYSWorkbench有限元软件对电主轴进行模态分析，研究电主轴的振型、固有频率和临界转速，获得电主轴各阶频率和振型，指出主轴远离抗振性的频率要求以及前支承

2、的刚度和阻尼对主轴系统的振动的影响。通过模态分析为进一步的动力学分析提供必要的依据。关键词：电主轴；动力学分析；ANSYSWorkbench中图分类号：THl6；TG65文献标识码：ABasedonANSYSWorkbenchHighSpeedElectricitySpindleDynamicsCharacteristicAnalysisWUShao．10n91，ZHANGYuan．xian92(1．QuzhouCollegeofTechnologyQuzhou，QuzhouZhejiang324000，China；2．ZhejiangUniversit

3、yofTechnology，Hangzhou314000，China)Abstract：Thispaperdescribestheimpactofhigh-speedspindlevibrationcharacteristicsofdynamicre-sponseoftheinherentabilityanddynamicstabilityofthedynamics．withhigh-speedhigh-powermillingspindlemachiningcentersforthestudy，usingf'miteelementsoftwareANS

4、YSWorkbenchspindlemodala-nalysisresearchspindlemodenaturalfrequencyandcriticalspeedaccesstoelectricityandthenaturalfre-quenciesandvibrationspindletype．Pointedoutthatthespindleawayfromtheanti-vibrationfrequencyofrequestsandtheformerbearingstiffnessanddampingofthespindicsystemvibra

5、tion．Throughthemo‘dalanalysisforfurtherprovidethenecessarybasisfordynamicanalysis．Keywords：electricityspindle；kineticanalysis；ANSYSworkbench0引言高速电主轴是高速机床的核心部件，它将机床主轴与变频电机轴合二为一，即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件内部，也被称为内装式电主轴，其间不再使用皮带或齿轮传动副，从而实现机床主轴系统的“零传动”川。其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点，并改善了机床的动平衡，避

6、免振动和噪声，在超高速机床中得到广泛应用。作为数控机床的核心功能部件，高速电主轴动态性能的好坏直接关系到机床的加工精度和可靠性，因此在设计时对其进行详细的动态特性研究具有重要的意义。机械系统运动部件的动力学特性研究，主要通过对运动部件进行模态分析来实现。它主要研究结构或部件的振动特性(固有频率和主振型)，为动力学分析中的瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析提供基本的分析数据。通过动力学分析可以判断出电主轴转速是否合理，结构中有无薄弱环节，并可对其进行优化设计，使零部件满足机床对加工质量和加工精度的要求。随着数值计算方法的发展，有限元理论在工程分析领域的应用

7、已非常成熟。目前，大多数机械系统的动力学分析主要通过有限元软件完成。ANSYSWorkbench是ANSYS公司推出的新一代有限元分析收稿日期：2010—03—05；修回日期：2010—04～13·基金项目：浙江省自然科学基金(X106874)作者简介：巫少龙(1970一)，男，浙江衙州人。衙州职业技术学院副教授．博士，主要研究方向为机械制造及自动化、机械优化设计，(E—mail)wushaolong@qze．ca。·20·万方数据2010年第9期·设计与研究·工具。ANSYSWorkbench提供了Windows风格的友好界面、与CAD的无缝接口技术、

8、新一代的参数化建模工具，和领先的优化技术，将CAE的易用性提高到一个新的高度旧j