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现代数控机床日益向高速、高精度切削方向发展。主轴系统作为数控机床的关键部件之一,其动力学性能直接影响数控机床的加工精度及加工效率。滚动轴承作为主轴系统的重要支承部件,其静动力学特性将会对主轴系统性能产生至关重要的影响。但是在传统的理论方法中,往往忽略了轴承的动态特性对系统的影响,未考虑各个影响因素的耦合情况。因此,本文以HTC2050i型数控机床主轴系统为研究对象。首先对双列圆柱滚子轴承和双列角接触轴承动刚度等特性参数进行求解分析,然后综合考虑滚动轴承与主轴的相互影响,建立主轴系统动力学模型,并通过数值分析、仿真分析等方法,分析了系统的静动力学特性。具体内容如下;(1)基于Hertz线接触理论和弹性流体润滑理论建立了承受纯径向载荷圆柱滚子轴承的静力学模型,对轴承的静态特性参数进行数值求解,分析了径向载荷、轴承结构参数对静态特性的影响。在此基础上,建立圆柱滚子轴承的动力学模型,包括轴承动载分布模型、接触动刚度模型、油膜刚度模型以及考虑4个方向联合受载以及润滑时轴承4自由度动刚度模型。利用Matlab软件求解轴承承受径向载荷时的动态特性参数,分析了轴承内部参数、工况对轴承动态性能的影响。(2)基于Hertz点接触理论建立承受纯轴向载荷角接触轴承的静力学模型,对轴承的静态特性参数进行数值求解,分析了轴向载荷、轴承结构参数对轴承静态特性的影响。建立角接触轴承动力学模型,包括滚珠运动模型、滚珠受力模型、轴承受力平衡模型以及考虑5个方向联合受载时轴承5自由度动刚度模型。利用Matlab软件求解轴承承受轴向载荷时的动态特性参数,分析了轴承滚珠与内外圈接触角、滚珠与内外圈接触载荷以及轴承动刚度的动态特性。(3)基于有限单元法和剪切变形的Timoshenko梁理论,建立了主轴系统的动力学模型,考虑了轴承动刚度以及轴系陀螺力矩的影响。通过Matlab对系统数值求解得到各阶固有频率及振型,画出主轴系统的Campbell图并在此基础上得到系统一阶临界转速。利用Ansys软件对模型进行仿真分析,将仿真分析结果与数值计算结果对比验证。分析了转速引起的刚度变化以及陀螺力矩对系统动力学特性的影响。