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1、信息技术薛智勇,等基于ANSYS车床主轴有限元分析基于ANSYS车床主轴有限元分析122薛智勇,李东波,张威(1.江苏联合职业技术学院连云港工贸分院,江苏连云港222004;2.南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)摘要:主轴部件动静态特性直接影响车床的加工精度和精度稳定性。以重型车床CT61100的主轴为分析对象,在工件重力和切削力载荷工况下,应用Ansys软件对其进行静态和模态分析。在产品试验之前,分析得到最大应力和变形位置。以此来判断主轴的刚度是否足够。根据固有频率计算主轴的临界转速,避开共振
2、区域。这些分析结果为机床设计提供了依据。关键词:主轴;有限元;静力;模态中图分类号:TH16;TB115文献标志码:B文章编号:16715276(2010)06009003TheFiniteElementAnalysisofLatheSpindleBasedonANSYS122XUEZhiyong,LIDongbo,ZHANGWei(1.LianyungangTradeBranchInstituteofJiangsuUnionVocationalTechnicalCollege,Lianyungang22
3、2004,China;2.NanjingUniversityofScienceandTechnologyMechanicalEngineeringSchoo,lNanjing210094,China)Abstract:Thedynamicandstaticcharacteristicsofthespindledirectlyinfluenceprocessingaccuracyandstabilityoflathe.Undertheloadconditionsoftheworkpiecegravityandthec
4、uttingforce,thestaticandmodalanalysesaremadebyANSYSforthespindleoftheCT61100typelathe.Beforetestingthemachinetoo,litispossiabletopredictthelocationmaxmiumstressanddeformation.Accordingtothespindlemaxmiumdeformation,thispaperdeterminestheadequacyofthestiffnesso
5、fspindleandcalculatesthespindlecriticalspeedwiththenaturalfrequencytoavoidtheresonanceregion.Theseresultsprovideatheoreticalbasisforthemachinetooldesignandmanufacturing.Keywords:spindle;FEA;staticforce;modalanalysis使用Rigid单元刚性连接,得到主轴在复杂工况下的线性0前言静态力学特性。对主轴模态分析
6、,了解其动态特性,确定主轴的振动特性即固有频率和振型,从而可以判断主轴转重型加工车床CT61100主要用来加工大直径盘类和速的是否合理。这些结果可指导主轴的设计,提高机床的轴类零件,其中主轴单元是机床的重要部件之一。主轴的加工精度。性能对机床的整体性能的影响很大,为使机床能安全可靠的工作,其结构必须具有良好的动静态特性。故对其进行1主轴部件的结构动力学分析可以提高整个机床的设计效率,缩短开发周期,降低开发成本,提高机床工作安全和可靠性。可以在CT61100主轴结构简图如图1所示。该机床主轴采设计阶段尽可能提高主轴的
7、使用性能。用3支撑结构,其中前支撑采用双列圆柱轴承,承受径向对于机床主轴的分析主要存在以下不足:1)只针对力,推力轴承承受轴向力。中间支撑和后支撑采用圆柱滚主轴本身的分析,没有考虑到在加工过程中,装夹工件后,子轴承轴承和带内锥孔的轴承承受径向力。主轴旋转的工件的重力对主轴有很大的影响。这样孤立的分析主轴,动力通过齿轮传递,根据主轴电动机的功率22kW,由公对于加工小的零部件的车床影响不大。但是对重型车床式[2]T=9550∃p∃,可以得到转矩T=1112Nm。可n而言,工件的重力对主轴的影响很大,所以工件重力是
8、不以推导出主轴所承受的切向力F=11120N,径向力F=可以省略。2)没有考虑单元类型的选择对主轴分析结果tr的影响。单元类型的选择和网格划分质量好坏对分析结4047N。果影响很大。3)利用经验公式对主轴进行计算,精度难[1]以保证。对大型复杂零部件使用有限元法具有精度高,适应性强以及计算格式规范等优点。其可以进行静力学和模态分析,如果能够很好的控制单元类型
