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基于有限元分析的炭块平面铣床主轴的动态分析

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Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｉ ｌ ｆｍｉｌｎｇ ｍ ａ ｈｉ ＦＥＭ ； ｏ ｌａ ｌ ｓｓ Ｈａ ｍｏｎ ｃ ａ ｌ ｓｓ ｙ ｗｏ ｄ Ｓｐ ｎｄ ｅ ｏ ｌｉ ｃ ｎｅ； Ｍ ｄａ ｎａ ｙ ｉ ； ｒ ｉ ｎａ ｙ ｉ
ห้องสมุดไป่ตู้
中图分 类号 ：Ｈ１ 文献标识 码 ： Ｔ ６ Ａ
１ 言 引
ｔｅｈ ｍ ｎｃｒｓ ｏｓ ｆｓ ｉｄｅ ｎ ｃｎ ｌｓ ｎ ｔｅｅｗ ｌ ｂ ｏｒｓｎ ｎｅ ｕｔ ｒ ｏｅ ｔ ｅｋ ｅｓｏ ｈ ａｏ ｉ ｅ ｎｅｏ ｎ ｌＩ ｏ ｃｕｉ ， ｒ ｉ ｅ ｎ ｅｏ ａ ｃ． ｒ ｅｍ ｒ， ｅ ｗ ａ ｎｓ ｆ ｒ ｐ ｐ ． ｏ ｈ ｌ Ｆ ｈ ｈ
李 燕 李 慧琴 唐豫桂
（ 河南 农业大 学 机 电工程学 院 ， 州 ４ ０ ０ ） 郑 ５ ０ ２
Ｄｙ ａ ｉ ｎ ｌｓｓｔ ｈ ｐ ｎ ｌ ｆ ｌｎ ｌ ｒ ｏ ａ ｂ ｎ ｂｏ ｋｂ ｓ ｄ Ｏ Ａ ｎ ｍ ｃ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｔ ｅ ｓ ｉｄ ｅ ｏ ａ ｅ ｍｉｅ ｒ ｒ ｏ ｌｃ ａ ｅ ｆ ＦＥ ｐ ｌ ｆ ｃ
机 械 设 计 与 制 造
Ｍ ａ ｈｉ ｅｙ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｓｇ 文 章 编 号 ：０ １３ ９ （０ ） ｌｏ ６ 一 ３ １０ — ９ ７ ２ １ ０ — ｏ ４ Ｏ １ ＆ Ｍａ ｕａ ｔ ｅ ｎ ｆ ｃｕｒ
第１ 期
２ １ 年 １月 ０１
基 于有 限元 分析 的炭块 平面铣床 主轴 的动 态分析 术
半 石 墨质 阴极 炭 块 主要 应 用 于 铝 电解 行 业 ，其 加 工 质量 对
件的动态特 ｌ目并 以此来指导与改进设计成为迫切的需求。 生， 本文 建立机床主轴 的有限元模型，利用有限元分析软件 Ａ Ｓ Ｓ对机 ＮＹ
床主轴的动态性能进行 了研究 ， 得到了相应的研究数据 ， 为主轴 设计改进提供 了理论依据。
ｑ ｅ ｃｅ ａｄｍ ｄ ｈｐ ｓ ｉｄｅ ｅｅｇ ｅ ， ｄｔｅｒｓｏ ｓ ｃ ｌｅ ｗ ｒ ａ ｏｏｔ ｎ ｄｂ ａ ｚｎ ｕ ｎ ｉ ｏ ｅｓａ ｅ ｓ ｎ ｌ ｗ ｒ ｉ ｎ ａ ｅｐ ｎｅ ｕ ｓ ｅｅｌ ｂａ ｅ ｙａｌ ｉ ｓｎ ｆ ｏ ｐ ｖ ｎ ｈ ￣ ｓ ｉ ｎ ｙ ｇ
【 摘 要】 以有限元分析软件 Ａ Ｓ Ｓ为基础， ＮＹ 建立 了大型炭块平面铣床主轴的有限元模型， 进行 了模 态分析 ， 出 了主 轴前 ５阶 固有频率与相应 的振型 ， 得 并进 行 了谐 响应 分析 ， 到 了主轴 的频率位 移 得
响应 曲线 。 分析 结论得 出主 轴在 工作情 况下不会发 生共振 ， 结论得 到 了主轴 的危险截 面在 前 支承 处 ， 为
ＬＩＹａ ＬＩＨ ｕ — ｉ ＴＡＮＧ ｎ， ｉ ｑ ｎ， Ｙｕ— ｕｉ ｇ
．
（ ｈ ｇｉｕｔｒ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｅ ａ ｏｌ ｅ ｆ ｃ ｉｅｙａｄＥｅｔｏ ｉ Ｅ ｇ ｅ ｒ ｇＺ ｅ ｇｈ ｕ４ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ｎｖｒｉ ｆ ｎ ｎＣ ｌ ｇ ｈｎ ｒ ｎ ｌｃ ｎｃ ｎ ｉ ｅｉ ，ｈ ｎ ｚｏ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ Ａ ｃ ｕ ｔ Ｈ ｅ ｏ Ｍａ ｙ ｎ ｎ
铝 电解 的工作过程有重要 的影响。 双刀盘铣削机组作为 阴极炭块 铣削加工机组 ，其加工精度对炭块的使用寿命有着重要 的影响 ， 而铣削机床的主轴动态性能直接影响机床的加工精度 。 主轴是多 组件 、 复合支撑的特殊结构［是铣削机组 的关键零件 ， １ Ｊ ， 既要求有
２建 模
铣床主轴部件 的结构简 图， 图 １ 如 所示 ， 其是一个 阶梯空心
主轴 的设计 改进 提供 了理论依据 。
关键 词 ： 铣床主轴 ； 有限元 ； 模态分 析 ； 谐响应分 析
【 ｂｔ ｃ】 ａｅ ｎＡ Ｓ ＳａＦ Ａ Ｓ ｔａ ，ｈ ｉ ｌ ｍ ｄｌｆ ｌ ｅ ｉ ｒｏ ｃｒｏ ｌ ｋｉ Ａ ｓ ａｔ Ｂ ｓ ｏ Ｎ Ｙ ， Ｅ ｆ ｒ ｔ ｓ ｎ ｅ ｏｅ ｏ ｐａ ｌ ｆｒ ａｂｎｂ ｃ ｒ ｄ ｏｗ ｅ ｅ ｐ ｄ ｎｍｌ ｅ ｏ ｓ
ｓ ｉｄｅ ａ ｔｅ ｏ ｒ ｕｐ ｒｎ ｅ ｒ ｇ ｓａｒ ｕ ． ｐ ｏｉｅ ｅｒｔ ａ ｂｓ ｆ ｒｈ ｉｄｅｄ ｓ ｎ ｐ ｎ ｌ Ｗ ｆ ， ｅ ｐ ｏｔ ｇｂ ａｉ ． ｓ ｈ ｉ ｒｖｄ ｄｔ ｏｅｉ ａｉ ｏ ｅｓ ｎ ｌ ｅｉ ． ｓ ｈ １ ｓ ｉ ｎＡ ｅ ｔ ｈ ｃ ｌ ｓ ｔ ｐ ｇ
ｅｔｂｉ ｅ ｙａａｙｉ ｅｍ ｄ ｌ ｉ ｆｎｔ ｅ ｍ ｎ ｔｏ ．ｎ ｌ ｅ ｔｅｍ ｄ ｌｔｅ ｒｔ ｖ ａｕａｆｅ ｓ ｌ ｈ ｄｂ ｌ ｎ ｔ ｏ ｅ ｔｉ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｄ ａｙ ｓ ｈ ｏ ａ， ｆ ｓｆ ｅｎｔｒ ｒ— ａ ｓ ｎ ｚ ｇｈ ｗｈ ｅ ｅ ｍｅ Ａ ｚ ｈｉ ｉ ｌ
受力而恶化工作条件。为 了使机床的主轴系统具有高刚度 、 振动
小、 变形 小 、 噪声 低 、 良好 的抵抗 受 迫振 动 和 自激 振 动能 力 的 动态
（） １倒角简化成直角 ， 忽略退刀槽 ； （） ２ 润滑油孔、 工艺孔 、 键槽 、 螺纹孔等均按实体处理 ； （） ３ 主轴作弹性元件处理 ； （） ４主轴上齿轮、 锁紧螺母、 中间隔套等零件简化成集中质量 ； （） ５ 主轴轴承定位处锥形面简化成 圆柱面； （） ６ 主轴轴承简化为拥有径 向与轴 向刚度 的弹簧 单元。
便于进行有 限元 高的精度与刚度 ， 同时又满足粗加工和精加工的工艺要求 。主轴 轴。为使 主轴部件 的动态和静态设计切实可行 ，
部件在外力作用下将产生较大的变形 ， 容易引起振动 ， 不仅降低 分析 ， 提高网格划分质量和分析速度 ， 采用有限元软件 Ａ Ｓ Ｓ分 ＮＹ
需要对主轴部件有 限元模型进行简化 ： 加工精度和表面质量 ， 还会使齿轮等传动部件和轴承因不能均匀 析之前 ，

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基于有限元方法对C6140机床主轴的分析毕业设计论文

基于有限元方法对C6140机床主轴的分析毕业设计论文

作者签名：日期： 年 月 日
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第
1
ANSYS由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
1
ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
作 者 签 名：日 期：
指导教师签名：日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
本设计是基于ANSYS软件来对C6140机床主轴经行分析。与传统的计算相比，借助于计算机有限元分析方法能更加快捷和精确的得到结果。设置正确的模型、划分合适的网格，并合理设置求解过程，能够准确的获得分析模型各个部位的应力、变形等结果。对零件的设计和优化有很大的参考作用。
正是因为上述优点，我在本设计中运用PRO/E来建立C6140机床主轴的三维模型。再将此模型导入ANSYS软件来对其经行分析。
CJK6132数控机床设计——主轴的有限元分析

CJK6132数控机床设计——主轴的有限元分析

广西工学院毕业设计（论文）任务书设计题目：CJK6132数控机床设计——总体方案设计及主轴的有限元分析系别：机械工程系专业班级：姓名：学号：指导教师：二O一五年三月十五日一、毕业设计（论文）的内容1、完成CJK6132数控车床总体设计方案，完成外观及尺寸联系图。

2、进行主要技术参数的确定，完成主轴及主轴组件的设计，绘制主轴零件图。

3、完成主轴的力学分析，建立主轴的力学模型，确定主轴的典型工况。

4、完成主轴的静态分析并。

5、完成主轴的动态分析。

6、完成主轴的模态分析。

7、试验方案的拟定。

二、毕业设计（论文）的要求与数据2、要求。

（1）根据总体设计方案，绘制总体外观图及联系图，完成整机三维建模。

（2）确定设计方案完成开题报告。

（3）进行主运动系统的设计,绘制主传动系统装配（床头箱展开）及相应零部件图。

（4）图纸量不少于折合4张A0。

（5）科技译文（不少于3000汉字）。

（6）编写毕业设计说明书一套。

（7）根据课题内容进行实习，并完成实习报告一份。

三、毕业设计（论文）应完成的工作如上要求四、毕业设计（论文）进程安排五、参考资料及文献查询方向、范围1 罗学科，谢富春. 数控原理和数控机床.北京：化学工业出版社，20032 陈蔚芳，王洪涛. 机床数控技术及应用.北京：科学出版社，20053 文怀兴，夏田. 数控机床系统设计.北京：化学出版社，20054 林宋，田建君.现代数控机床.北京：化学出版社，20035 CNC Technology and Progranming; [美]Steve Krar & Arthur Gill6 Smith S, Tlusty J. Currrent Strends in High Speed Machining. Journal ofManufacture Science and Technology,ASME,1997,37(8):664～6677 《机床设计手册》编写组编。

应用有限元分析系统计算车床主轴的动态特性

应用有限元分析系统计算车床主轴的动态特性


其 中， 是 Ｎ 阶 向量 ， 是 向量 的振 动 频 率 ， 是 时 ｔ 间 变量 ， 是 由初始 条件 确定 的时 间 常数 。将 （ ） ｔ 。 ３ 式代 人（） ， ２ 式 就得 到一 个广 义特 征值 问题 ， ： 即
一
ｃ ｃ ，
—０ 。
…… ……… … ……… …
摘 要 ： 床 动 态 特 性 是 影 响 机 床 性 能 的重 要 因素 ， 在 机 床 设 计 时 必 须 要 考 虑 的 问题 ， 态分 析 主 要 用 于 确 定 机 是 模 结 构 或 机 器 部 件 的振 动 特 性 。建 立 主 轴 的 三 维 有 限 元 模 型 ， 用 大 型 有 限 元 分 析 软 件 Ａ ＹＳ 利 ＮＳ ，对 主 轴 部 件 进 行 了模 态 分 析 ， 出 了 主轴 前 五 阶 固有 频 率 和振 型 。 得 了解 主轴 部 件 的各 阶振 动模 态 的特 点 ， 于 我 们 研 究 主 轴 对 部 件 的动 态 特 性 是 十分 必要 的 ，有 利 于机 床 主轴 系统 的 整体 设 计 及其 制造 。
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第 １ 期 （ 第 １ ０期 ） 总 ４ ２０ ０ ７年 ２月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ８ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴＩ Ｌ ＯＮ
Ｎｏ．１
Ｆｅ ． ｂ
文章 编 号 ： ６ ２６ １ （ ０ ７ ０ — ０ １０ １ ７ —４ ３ ２０ ）１０ ４ —３
＝ ｑｓｎ （ — ｔ ） 。 … … … … … … … … … … ￣ｉｔ ｔ ０ ｏ （） ３
在 有 限元 分 析系统 中作 模态 分析 时需 把整个 零 件 分 解 为有 限个单 元 ，应 用 有 限元 法进 行求 解 。它 的基 本 思想 是将 连续 的结构 离 散成有 限个 单元 ，并 在每 个 单元 中设定 有 限个节 点 ，将连 续体 看作是 只在 节点 处
CAE-机床主轴动刚度分析

CAE-机床主轴动刚度分析

等效应力，单位：Pa
11
周向和轴向 相对固支
角速度
扭矩等效为切向 切削力，轴向力 为切向力的三倍
6
七、计算结果
等值线云图
径向位移，单位：米
7
七、计算结果（续）
等值线云图
周向位移，单位：米
8
七、计算结果（续）
等值线云图
轴向位移，单位：米
9
七、计算结果（续）
等值线云图
合成位移，单位：米
10
七、计算结果（续）
等值线云图
机床主轴动刚度分析
1
一、问题描述
•工程背景 某机床主轴的动刚度进行分析。
•结构特点 主轴为轴对称体，后端为输入扭矩的主动轮，前
端为工件卡盘，轴体上有三级台阶，两处轴承。 •分析目的
分析主轴在自重、扭矩、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定转速下的动刚度， 即变形和位移情况。
2
二、几何模型
轴承
轴承
主动轮
轴肩 机床主轴示意图
卡盘
3
三、材料及载荷
主轴转速3000转/分 ； 卡盘受扭矩作用：扭矩760NM；； 两处轴承径向支承；
主轴静刚度 30Kg/μ；
主轴材料：弹性模量 密 度 7800 泊 松 比 0.3
4
四、有限元模型
5
单元类型： 八节点 六面体 单元个数： 21378 节点个数： 23380
六、边界条件
轴承处径向简支