基于ANSYS的全陶瓷电主轴动态分析及振动性能测试.pdf

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1、第23卷第4期2010年7月机电产品开笈与钏崭Deve

2、opment＆InnovmionofMachinery＆ElectricalProductsV01．23．No．4July．，2010文章编号：1002—6673(20LO)04—175-03基于ANSYS的全陶瓷电主轴动态分析及振动性能测试刘小文，吴玉厚，张珂，李颂华，孙红(ttI$I建筑大学交通与机械工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：对设计的全陶瓷电主轴进行结构分析，在ANSYS中建立了其轴承一主轴转子系统三维有限元模型。采用Subspace法计算了前6阶固有频率和振

3、型，计算出临界转速，然后通过Harmonic分析得到了主轴在不同激励下的动态响应．并对装配好的全陶瓷电主轴进行振动性能测试及其分析。ANSYS动态分析计算结果表明主轴设计工作转速远远低于其临界转速，能有效避开共振区；全陶瓷电主轴振动性能测试结果表明在设计范围内电主轴振动平稳．设计符合要求。关键词：全陶瓷电主轴；ANSYS；动态分析；振动性能测试中图分类号：TH614文献标识码：Adoi：10．39690．issn．1002—6673．2010．04．070ANSYS-basedDynamicAnalysisandVibration

4、PerformanceTestoftheFullCeramicMotorizedSpindleLIUXiao—Wen。WUYu—Hou，ZHANGKe，LISong-Hua，sUNHong(SchoolofTrafficandMechanicalEngineering．，ShenyangJianzhuUniversity，ShenyangLiaoning110168，China)Abstract：Mairdyanalyzedthestructureofthedesignedfullceramicmotorizedspindle，a

5、3DFEAmodelofbearing—spindlesystemmadeinANSYSisgiven，calculateditsprecedingsixsetsinherentfrequencyandvibrationmodelbythemethodofSubspace，andfiquredoutthelimitedrotatespeeds，thenobtainedseveraldynamicresponseofthespindleindifferentstirconditionsbythemethodofHarmonic，di

6、dvi-brationperformancetest&analysedtheresultforthefullceramicmotorizedspindlewhichW85assembled．Theresult舶mdyn疵canalysismethodofAnsysindicatedthatthedesignedworkingspeedofspindleWaSfarawayfromitslimitedrotatespeed，itcouldavoidtheregionofsympatheticvibrationseffectively

7、；itcanbeverifiedthatthevibrationofthemotorizedspindleWaSstableunderthedesignrangethroughtheresultofthevibrationperformancetest，whichalsoverifiedthedesignWaSrational．Keywords：fullceramicmotorizedspindle；ANSYS；dynamicanalysis；vibrationperformancetest0引言随着实际应用的需要和机床技术的进步

8、，对数控机床用电主轴提出了越来越高的要求，其总体发展趋势为向高速、高精密度和大功率方向发展。主轴系统的高速高精度等发展，要求必然需要系统具备高刚度和快速升速等特点。因此，采用高性能工程陶瓷作为主轴轴承及转轴材料，设计制造全陶瓷电主轴，将能从根本上解决影响电主轴性能和质量的关键技术问题，提高各种国产数控机床用电主轴的整体技术水平，缩短与国外先进国家之间的差距，逐步实现陶瓷电主轴制造的专业化和产业化，收稿日期：2010—06—23基金项目：国际科技合作项目(2008DFA70330)：国家自然科学基金资助项目(50975182)：辽宁

9、省科技攻关计划项目(2007222009)；辽宁省教育厅创新团队项目(2009T081)作者简介：刘小文(1985一)，男，江西人，在读硕士研究生。研究方向：电主轴设计加工；吴玉厚(1955一)，男，教授，博士。博士生导师。主要从事工程陶瓷材料加工