機床高速主軸預緊機構(gòu)設(shè)計及其特性研究.pdf

1、機床制造水平直接影響到我國制造業(yè)的整體水準，因此在當今趨勢下對于高轉(zhuǎn)速、高精度機床的需求也就愈發(fā)的迫切。主軸作為機床的核心部件，其性能好壞直接關(guān)系到機床能否進行有效的工作。主軸的預緊技術(shù)是主軸研究領(lǐng)域的重要方向之一，主軸的預緊力能隨著主軸工作情況的改變而實時調(diào)整以保持一個最佳的工作狀態(tài)，是其研究領(lǐng)域的一個關(guān)鍵目標。因此確定主軸的最佳預緊力并通過自適應調(diào)節(jié)系統(tǒng)使其保持這種狀態(tài)，是高速高精度機床在全工況范圍內(nèi)動力學特性保持最優(yōu)的前提。本文圍

2、繞高速角接觸球軸承的最佳預緊力的選取以及所建立的預緊機構(gòu)性能展開了深入的研究與分析，其主要內(nèi)容包括:
　　(1)基于高速角接觸球軸承的靜力學、動力學等分析要領(lǐng)，采用牛頓迭代法并利用MATLAB軟件分析了高速角接觸球軸承的接觸角、接觸應力、慣性力矩等的變化規(guī)律。以赫茲接觸理論為基礎(chǔ)，利用ANSYS仿真軟件分析滾動體與滾道接觸特性。
　　(2)根據(jù)高速角接觸球軸承運動—力—熱產(chǎn)生之間的關(guān)系，仿真建立了軸承溫度分布三維云圖，得到主

3、軸轉(zhuǎn)速、預緊力以及滾動體溫度的擬合曲線圖。在分析主軸預緊力、軸向位移以及軸承溫升間的內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，得到了合適的主軸最佳預緊力曲線圖以及相對應的軸向位移曲線圖。
　　(3)以最佳預緊力原則，提出了一種新型主軸預緊自調(diào)節(jié)機構(gòu)，該機構(gòu)以疊層壓電陶瓷驅(qū)動器作為驅(qū)動源，柔性機構(gòu)作為傳遞機構(gòu)。分別以力和位移為參量，將壓電陶瓷的輸出與柔性鉸鏈的輸出進行串聯(lián)，最后得到了復合性輸出，來適應軸承溫度的變化所產(chǎn)生的預緊變化。通過與定壓預緊比較，得到