论文题目: 高速机床主轴动态特性分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 钱木
导师: 蒋书运
关键词: 高速机床主轴,动态特性,传递矩阵法,轴承分析理论,优选设计
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 高速加工是制造业发展的重要趋势,高速机床主轴则是高速加工机床的核心功能部件。随着加工速度的提高,对主轴系统的性能要求也越来越高;针对各类型高速机床主轴,进行动态特性分析,并开发出面向各类型主轴并且拥有自主知识产权的动态设计软件已经成为整个机床开发工作的迫切需求。本文的研究工作主要集中在以下几个方面:1.基于传递矩阵法和滚动轴承分析理论,建立了高速磨削电主轴转子-轴承系统的分析理论和方法。在MATLAB平台上基于GUI开发一系列电主轴分析通用软件,用于分析主轴的临界转速、主振型、不平衡响应以及动、静刚度等主轴动特性参数。2.完成5SD51A和5SD18-4等两款高速磨削电主轴的动态设计,分析了各种结构因素对主轴临界转速、不平衡响应和动、静刚度的影响。揭示了主轴前、后轴承轴肩长度、支承轴承预紧力、电机转子内径是影响主轴动特性的敏感因素。对电主轴结构进行了优选设计,使5SD51A和5SD18-4型电主轴的一阶临界转速分别提高了8.7%和3.6%,轴端静刚度分别提高了1.7%和3.6%。3.基于整体传递矩阵法和滚动轴承分析理论,建立了加工中心用电主轴多转子耦合情况下主轴分析理论与方法。在MATLAB平台上开发了基于GUI的计算加工中心用电主轴动特性的通用计算程序,完成了加工中心用电主轴动态设计,分析了主轴系统中各结构的动特性敏感度,提出了主轴结构的优选设计的方案,将主轴一阶临界转速提高5.6%,主轴端的静刚度提高7.3%,工作转速下的轴端动刚度提高7.8%。4.基于传递矩阵法、滚动轴承分析理论和滚子轴承分析理论,建立了无心磨床砂轮轴单元的分析理论和方法。在MATLAB平台上编写基于GUI的电主轴不平衡响应通用计算程序,并分析了MK11150型无心磨砂轮轴的动态特性。本文研究了高速磨削电主轴、高速铣削用加工中心电主轴和无心磨主轴三大类高速机床主轴的动态特性,分别建立了分析理论和方法,并开发了动态设计软件。通过企业实际使用表明:软件运行可靠,操作方便,为高速机床主轴的快速设计与动态性能优化提供了有力的工具。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的研究内容
第二章 磨削用高速电主轴临界转速分析及程序开发
2.1 概述
2.2 电主轴系统动力学分析
2.3 通用计算程序编写
2.4 算例与结果讨论
2.4.1 两款电主轴的基本参数
2.4.2 电主轴用砂轮型号和参数
2.4.3 5SD51A 型电主轴的结构动态分析及优选设计
2.4.4 5SD18-4 型电主轴的结构动态分析及优选设计
2.5 本章小结
第三章 磨削用高速电主轴不平衡响应与主轴端动、静刚度分析
3.1 概述
3.2 计算方法
3.2.1 主轴不平衡响应的计算
3.2.2 主轴轴承阻尼的确定
3.3 通用计算程序编写
3.4 计算结果与讨论
3.4.1 5SD51A 型电主轴
3.4.2 5SD18-4 型电主轴
3.5 本章小结
第四章 加工中心电主轴动态设计理论、方法及软件开发
4.1 概述
4.2 加工中心电主轴系统动力学分析
4.2.1 动力学建模
4.2.2 整体传递矩阵法计算临界转速
4.2.3 不平衡响应计算
4.2.4 主轴内外转子耦合系统的耦合支承刚度计算
4.3 通用计算程序编写
4.4 计算结果与讨论
4.4.1 主轴特性参数
4.4.2 主轴临界转速分析
4.4.3 主轴不平衡响应分析
4.4.4 加工中心主轴结构参数灵敏度分析
4.4.5 加工中心主轴结构优选设计方案
4.5 本章小结
第五章 无心磨主轴动态设计理论、方法及软件开发
5.1 概述
5.2 计算方法
5.2.1 无心磨砂轮轴响应的计算
5.2.2 砂轮轴轴承刚度和阻尼的确定
5.3 通用计算程序编写
5.4 MK11150 型无心磨床主轴动特性分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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