直驅式滾齒機工件主軸系統(tǒng)抗振性結構分析與優(yōu)化.pdf

1、作為制造業(yè)的核心,機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標志著一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟的發(fā)展水平,而機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力則在很大程度上取決于機械制造裝備的先進程度。切削振動一直是制約機床加工精度、加工效率、可靠性和環(huán)保性進一步提高的主要因素之一,因此,提高機床的抗振性能具有十分重大的意義。近年來,直接驅動技術被逐漸應用于滾齒機,為“高速滾齒”、“高精度滾齒”、“硬齒面切削”和“干切削”提供了十分有利的條件和基礎,其兩個主軸部件的電機轉子不經(jīng)過任何

2、傳動機構而直接與負載剛性連接,將導致滾齒的斷續(xù)切削力直接作用在主軸上,其抗振性設計與優(yōu)化工作就顯得更為重要。本文在研究YK3610直驅式滾齒機結構的基礎上,重點分析了其工件主軸系統(tǒng)的動態(tài)特性,并依據(jù)分析結果對該主軸系統(tǒng)的結構進行了抗振性優(yōu)化。主要內(nèi)容包括:
　?、俸喴榻B了滾齒機的發(fā)展趨勢和本文的主要研究內(nèi)容,重點分析了國內(nèi)外直驅式工件主軸系統(tǒng)的研究和應用現(xiàn)狀。
　?、诮Y構分析與設計。根據(jù)滾齒機的布局選擇,針對直驅式滾齒機工

3、件主軸系統(tǒng)的結構特點和性能要求,分析了部件電機選型,軸承選型與配置、軸承預緊與潤滑、假軸結構、編碼器選擇以及系統(tǒng)的發(fā)熱特性,并最終根據(jù)結構要求給出工件主軸系統(tǒng)的結構設計結果。
　　③工件主軸系統(tǒng)的靜態(tài)特性分析。建立了直驅式工件主軸系統(tǒng)的有限元模型;通過改變其五個重要設計參數(shù)的取值,分析和掌握了各個設計參數(shù)對系統(tǒng)靜態(tài)特性的影響規(guī)律,并為下一步的動態(tài)特性分析打下必要的基礎。
　?、芄ぜ鬏S系統(tǒng)的動態(tài)特性分析。首先單獨改變工件主軸

4、系統(tǒng)的五個設計參數(shù),借鑒模態(tài)實驗的力錘法,利用Marc仿真及Matlab傅里葉變換,觀察主軸系統(tǒng)的一階固有頻率和主軸前端選定點的動剛度變化趨勢,分析單設計參數(shù)變化對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響規(guī)律;然后保持兩個設計參數(shù)不變,對剩余三個設計參數(shù)進行兩兩組合變化,以獲得兩個參數(shù)變化時主軸系統(tǒng)動剛度的變化規(guī)律,同時觀察該兩個設計參數(shù)對動剛度影響的相關性。通過對所有分析結果進行歸納總結,對各設計參數(shù)的選取提出建設性意見,并給出了系統(tǒng)結構的總體優(yōu)化方案。優(yōu)