方榮車牙機公司對立式機床主軸系統動態特性分析

來源：方榮精機 更新時間：2017-10-14點擊：

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  主軸系統是機床產生振動的關鍵部件，分析主軸的動態特性可以了解機床的抗振能力和變形方式。分析中將主軸與支撐軸承簡化成一個彈性系統，同時將主軸旋轉產生的離心力當作結構的預應力，該方法為主軸類零件的動態分析提供了新的思路。　　
  當主軸轉動時，質心會偏離軸線使軸產生方向周期性變化的慣性力，這一慣性力是激起軸的橫向振動的主要原因。當主軸轉速接近或通過自身臨界轉速時，其振動會顯得異常強烈。模態分析可以確定機構的固有頻率和振型，從而避免主軸工作時產生過大振動。　
 

  主軸作為分析研究的對象選擇了兩種設計結構，一種是長軸結構(見圖1)，另一種是短軸結構(見圖2)。由圖1可以看出，長軸結構設計中的主軸屬于細長軸，長度為736mm。而第二種設計的空心短軸中軸長度顯著減小到280mm，直徑相對增大。可以看出這兩種方案中主軸結構的形狀和尺寸都不相同，通過有限元分析可計算出結構的模態參數，對比結果判斷哪種結構更優。
  本文在模態分析過程中考慮了軸承的支撐剛度，并將主軸旋轉產生的離心應力作為預應力，求解得出所設計主軸的低階固有頻率和振型。對比結果顯示空心短軸的動力學特性比長軸的更好。本文還對其做了諧響應分析，結果表明在一定頻率變化的正弦力作用下空心短軸結構的受力變形更小，這也與模態分析的結果相吻合。
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