【摘 要】
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主轴部件是数控机床的关键功能部件之一,主轴部件静动态性能对机床最终的加工精度有重要的影响。因此,研究主轴部件静动态性能及其对机床性能的影响,对数控机床的研制与开发
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主轴部件是数控机床的关键功能部件之一,主轴部件静动态性能对机床最终的加工精度有重要的影响。因此,研究主轴部件静动态性能及其对机床性能的影响,对数控机床的研制与开发具有重要意义。本文以某高精度数控车床的主轴部件为研究对象,对其静态、动态和热态特性以及仿真分析方法进行了深入的研究。论文的主要的研究工作如下:(1)在查阅国内外相关文献的基础上,综述了主轴部件静动态特性以及液体动静压轴承油膜特性的研究情况和最新进展,进一步确定了课题的研究内容和主要研究方法。(2)建立动静压轴承以及油膜的三维模型,采用数值求解法计算油膜的压力场分布。通过对理论公式编程求解,得到油膜不同区域的压力值及压力分布规律。(3)主轴动静态特性有限元模型的建立与分析。利用有限元分析软件建立主轴的三维模型,对主轴进行了静力、模态和谐响应分析,得到主轴不同位置的幅值随激振频率的变化情况,确定了主轴的临界转速和低阶共振频率。(4)液体动静压轴承油膜压力场及温度场分布的仿真分析。建立了液体动静压轴承油膜的三维模型,利用流体分析软件对油膜在不同工况下的油膜压力、温度和油腔内油液的流动状态进行了分析,得到油膜压力和温度的分布规律,以及油腔内油液的流动状态。(5)参数化主轴部件性能分析系统开发。基于VB 6.0软件编制开发了可视化图形用户界面;基于SQL Server大型数据库软件构建后台数据库,进一步实现了通过可视化编程软件后台调用有限元分析软件、读取命令流进行有限元分析,提高了主轴系统开发人员前期分析的效率。通过对数控车床主轴及其部件的静动态特性分析研究,得到了主轴的静刚度、动刚度以及固有频率值。验证了动静压轴承油膜理论研究方法的正确性,并得到了油膜压力及温度在不同工况下的分布云图及变化规律,为机床研发人员提供了有价值的参考数据。
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