多约束状态下重载机械式主轴有限元建模及模态分析

摘要：

重载机械式主轴是重型数控(Computer numerical control,CNC)机床摆角铣头的关键功能部件,具有大功率、大扭矩特点,用于加工大型复杂曲面零件.其有限元建模及模态分析的准确性是主轴进一步动力学分析的基础.基于Timoshenko梁理论建立重载机械式主轴的运动方程,采用有限元法得到主轴的矩阵形式的动力学方程；在有限元软件中分别以实体单元和梁单元对主轴进行有限元建模,对轴承以Combml4弹簧单元建模,并以自由模态和实际工况约束条件下进行重载机械式主轴的模态分析；根据轴承型号计算轴承的径向刚度,作为重载主轴模态分析中弹簧单元的刚度参数；进行主轴锤击模态试验,验证重载机械式主轴多约束状态下模态分析建模及仿真结果的正确性.研究表明,把主轴考虑为Timoshenko梁单元和Beam 188梁单元进行主轴有限元建模和模态分析时,结果更为准确,弹簧约束梁方式更符合实际情况.研究结果为重载机械主轴系统的进一步优化设计和精度控制提供依据.

关键词：重载、主轴、有限元建模、模态分析、约束

所属期刊栏目：48

分类号：TH113

资助基金：国家科技重大专项2010ZX04012-011;北京市科技计划D101104048710002;北京工业大学第9届研究生科技基金ykj-2011-6639

在线出版日期：2012-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：165-173