高速電主軸“轉(zhuǎn)軸—軸承”系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性建模研究

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1、MasterDegreeDissertationResearchonShaft-·BearingsystemDynamicCharacteristicsofHigh—SpeedMotorizedSpindleCandidate：HuTengMajor：MaterialProcessingEngineeringStudentID：212008080503002Supervisor：Prof．FuJian&Ass．Prof．PengBiyouApril，2011西華大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取

2、得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文作者簽名：赧菇EI?。骸踥lf．{，．西指導(dǎo)撕張側(cè)受甚期：勘小巧t

3、廠西華大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于西華大學(xué)，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借

4、閱，西華大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文。(保密的論文在解密后遵守此規(guī)定)學(xué)位論文作者簽名：胡绔日期：加，．參·f‘兩華大學(xué)碩上學(xué)位論文摘要高速化加工技術(shù)能顯著地提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。尤其在模具制造領(lǐng)域，高速化加工使得模具制造周期大大縮短，為最終由模具成型的產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場創(chuàng)造了強(qiáng)有力的先決條件，這些優(yōu)點(diǎn)都是傳統(tǒng)的模具制造加工工藝所不具備的。要發(fā)展和應(yīng)用高速加工技術(shù)，首先必須有性能優(yōu)良的高速數(shù)控機(jī)床，而高速機(jī)床的加工精度，很大程度上取決于高速主軸動(dòng)態(tài)

5、特性，建立高速主軸動(dòng)態(tài)特性模型是研究其動(dòng)態(tài)特性最重要最基本的工作。得到準(zhǔn)確可靠的動(dòng)態(tài)特性模型后，可利用其評價(jià)現(xiàn)有高速主軸設(shè)計(jì)合理性，預(yù)測現(xiàn)有高速主軸工作性能，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文以四川普什寧江機(jī)床有限公司某型號(hào)高速電主軸的生產(chǎn)為基礎(chǔ)，利用數(shù)值計(jì)算與模態(tài)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，建立了基于有限元法的較為可靠的高速電主軸“轉(zhuǎn)軸一軸承”系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性模型，并利用該模型預(yù)測了自由模念和約束模態(tài)下的“轉(zhuǎn)軸一軸承”系統(tǒng)頻響特性，同時(shí)研究了部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。本文的主要工作及其成果如下：分別利用傳遞矩陣法和有限單元法建立了高速電主軸“轉(zhuǎn)軸一軸承"系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。

6、兩種模型的計(jì)算結(jié)果均表明，本文研究的“轉(zhuǎn)軸一軸承”系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理。但通過與模態(tài)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果比較，認(rèn)為有限元模型更能準(zhǔn)確地用于真實(shí)的“轉(zhuǎn)軸一軸承”系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究。．基于錘擊法對“轉(zhuǎn)軸一軸承”系統(tǒng)進(jìn)行自由模態(tài)實(shí)驗(yàn)，并借組模態(tài)置信準(zhǔn)則(MAC)驗(yàn)證了模態(tài)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。根據(jù)自由模態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從彈性阻尼單元自由度耦合和單元?jiǎng)偠日{(diào)節(jié)著手，修正了之前建立的有限元模型。該有限元模型計(jì)算的轉(zhuǎn)軸一彎、二彎固有頻率相對于實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的誤差分別為4．14％和6．97％，且計(jì)算所得頻響函數(shù)曲線與實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析所得曲線在一定頻晌范圍內(nèi)吻合度較高。利用修正的有限元模型預(yù)測了

7、“轉(zhuǎn)軸一軸承”系統(tǒng)在約束邊界條件下的動(dòng)態(tài)特性，并通過約束錘擊模態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的預(yù)測結(jié)果。其中，兩者獲得的轉(zhuǎn)軸一彎和二彎固有頻率十分接近，相對誤差分別為0．57％和0．84％。利用修正的邊界約束有限元模型，研究了部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對“轉(zhuǎn)軸一軸承"系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響，提出了理論上可通過調(diào)節(jié)某些設(shè)計(jì)參數(shù)來提高“轉(zhuǎn)軸一軸承"系統(tǒng)第1階固有頻率思路?；谛拚挠邢拊Ｐ停芯苛宿D(zhuǎn)軸材料剛度對“轉(zhuǎn)軸一軸承”系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。結(jié)果表明，相對于結(jié)構(gòu)剛度而言，材料剛度對“轉(zhuǎn)軸一軸承"系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性基本無影響。速電土軸“轉(zhuǎn)軸—軸承”系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性建模研究“轉(zhuǎn)軸一軸承”

8、系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)特性；固有頻率；臨界轉(zhuǎn)速；模Ⅱ兩華人學(xué)碩十學(xué)位論文AbstractHighspeedmachining(HSM)technologycanconsiderablyacceleratetheproductionefficiency，promotethemanufacturingqualitiesofproductsandreducethecostofproductions．Especiallyintheareaofmoldmanufacturing，theHSMtechnologycansignificantlyshortentheperio

9、dofmoldmanufacturingandcreatethefavorableconditionsfor