基于ANSYS+Workbench的高速电主轴动力学特性分析VIP专享VIP免费

·设计与研究·组合机床与自动化加工技术文章编号：1001—2265(2010)09—0020—03基于ANSYSWorkbench的高速电主轴动力学特性分析串巫少龙1，张元祥2(1．衢州职业技术学院，浙江衢州324000；2．浙江工业大学，杭州314000)摘要：论文阐述了影响高速电主轴抗振能力的固有特性、动力响应和动力稳定性动力学特性。以高速、大功率的铣削加工中心电主轴为研究对象，采用ANSYSWorkbench有限元软件对电主轴进行模态分析，研究电主轴的振型、固有频率和临界转速，获得电主轴各阶频率和振型，指出主轴远离抗振性的频率要求以及前支承的刚度和阻尼对主轴系统的振动的影响。通过模态分析为进一步的动力学分析提供必要的依据。关键词：电主轴；动力学分析；ANSYSWorkbench中图分类号：THl6；TG65文献标识码：ABasedonANSYSWorkbenchHighSpeedElectricitySpindleDynamicsCharacteristicAnalysisWUShao．10n91，ZHANGYuan．xian92(1．QuzhouCollegeofTechnologyQuzhou，QuzhouZhejiang324000，China；2．ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou314000，China)Abstract：Thispaperdescribestheimpactofhigh-speedspindlevibrationcharacteristicsofdynamicre-sponseoftheinherentabilityanddynamicstabilityofthedynamics．withhigh-speedhigh-powermillingspindlemachiningcentersforthestudy，usingf'miteelementsoftwareANSYSWorkbenchspindlemodala-nalysisresearchspindlemodenaturalfrequencyandcriticalspeedaccesstoelectricityandthenaturalfre-quenciesandvibrationspindletype．Pointedoutthatthespindleawayfromtheanti-vibrationfrequencyofrequestsandtheformerbearingstiffnessanddampingofthespindicsystemvibration．Throughthemo‘dalanalysisforfurtherprovidethenecessarybasisfordynamicanalysis．Keywords：electricityspindle；kineticanalysis；ANSYSworkbench0引言高速电主轴是高速机床的核心部件，它将机床主轴与变频电机轴合二为一，即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件内部，也被称为内装式电主轴，其间不再使用皮带或齿轮传动副，从而实现机床主轴系统的“零传动”川。其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点，并改善了机床的动平衡，避免振动和噪声，在超高速机床中得到广泛应用。作为数控机床的核心功能部件，高速电主轴动态性能的好坏直接关系到机床的加工精度和可靠性，因此在设计时对其进行详细的动态特性研究具有重要的意义。机械系统运动部件的动力学特性研究，主要通过对运动部件进行模态分析来实现。它主要研究结构或部件的振动特性(固有频率和主振型)，为动力学分析中的瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析提供基本的分析数据。通过动力学分析可以判断出电主轴转速是否合理，结构中有无薄弱环节，并可对其进行优化设计，使零部件满足机床对加工质量和加工精度的要求。随着数值计算方法的发展，有限元理论在工程分析领域的应用已非常成熟。目前，大多数机械系统的动力学分析主要通过有限元软件完成。ANSYSWorkbench是ANSYS公司推出的新一代有限元分析收稿日期：2010—03—05；修回日期：2010—04～13·基金项目：浙江省自然科学基金(X106874)作者简介：巫少龙(1970一)，男，浙江衙州人。衙州职业技术学院副教授．博士，主要研究方向为机械制造及自动化、机械优化设计，(E—mail)wushaolong@qze．ca。·20·万方数据2010年第9期·设计与研究·工具。ANSYSWorkbench提供了Windows风格的友好界面、与CAD的无缝接口技术、新一代的参数化建模工具，和领先的优化技术，将CAE的易用性提高到一个新的高度旧j。ANSYSWorkbench功能强大，适用领域广泛，除了可进行静力分析之外，还提供了强大的动力分析工具，可以很方便地进行模态分析、谐响应分析等各种动力学分析。本文应用ANSYSWorkbench有限元软件对某高速加工中心的电主轴进行模态分析，研究电主轴的振型、固有频率和f临界转速，并提出改善电主轴动态特性的措施。1高速电主轴动力学特性的评价指标机械设计中，提高机械结构的抗振能力，是适应当前机器向高质量、高速度、高效率、低成本和低噪声...