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高速加工近年来得到了广泛的发展与应用,使得我国加工制造业得到越来越高的产出和越来越低的损耗。其中,高速电主轴的不断发展成为推动高速加工技术进步的关键因素之一。 高速电主轴的动静态特性对机床的加工性能影响很大,机床在运转过程中,电主轴单元的动态特性又决定了机床的切削能力,因此,有必要研究电主轴的动静态性能以及优化主轴,从而提高机床的工作性能。 本文基于有限元法,对电主轴进行建模仿真,综合考虑了各种因素对型号为170ID18Y16A/Q的磨削电主轴动静态特性的影响,进而对电主轴的结构进行了优化设计,研究内容包括如下所述三部分。 1.考虑离心力的影响下,对机床主轴与电机转子的过盈配合进行分析,并在ANSYS中建立主轴与转子的实体模型进行仿真,研究了主轴与转子配合处的转速与过盈配合量、转速与接触应力之间的关系。 2.分析了电主轴支承轴承的力学特性,得到轴承预紧力与轴承刚度的关系;利用有限元计算了电主轴的静态特性,求得主轴轴端的静态变形。其中通过计算得出由主轴本身引起的静态变形占电主轴系统总变形量的80070左右,然后通过对主轴系统进行优化,提高了电主轴的刚度。 3.通过ANSYS分析主轴单元的动态特性.建立了主轴.轴承的动力学模型,在此基础上进行了模态、谐响应分析,证明了主轴可以避免发生共振;分析了主轴关键部位的径向动态位移响应,得出主轴中部位置变形较大,是最容易产生破坏的部位,为研究电主轴的动态特性对机床的影响提供了参考依据。