機(jī)床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、申請(qǐng)上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文機(jī)床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化機(jī)床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化院系：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院工程領(lǐng)域：機(jī)械工程交大導(dǎo)師：胡俊副教授企業(yè)導(dǎo)師：陸慧琴高級(jí)工程師工程碩士：陳卉學(xué)號(hào)：1120212047上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院2014年9月上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要I機(jī)床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化機(jī)床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化摘要

2、數(shù)控端面外圓磨床關(guān)鍵技術(shù)之一是砂輪架的設(shè)計(jì)，而主軸和軸承是砂輪架的關(guān)鍵部分。本文主要研究主軸軸承系統(tǒng)剛性問(wèn)題。主軸軸承系統(tǒng)剛性是指在磨削力或傳動(dòng)力作用下抵抗變形的能力，包括主軸本身的剛性，軸承剛性和支撐部分的接觸剛性。剛性過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致降低磨削效率、加工精度和工件表面質(zhì)量，引起直波形和螺旋線缺陷。提高靜壓軸承的剛性一般通過(guò)增加油的粘度、供油壓力和減小軸承間隙，其中減小軸承間隙是提高軸承的油膜剛性的最有效方法，但是軸承間隙減小后，軸承變形

3、量如果超過(guò)軸承間隙，則會(huì)導(dǎo)致軸承間隙內(nèi)的油膜遭到破壞，無(wú)法產(chǎn)生壓力差并且損傷主軸軸承系統(tǒng)，所以研究主軸軸承系統(tǒng)的剛性就顯得尤為重要。本文以液體靜壓軸承為研究對(duì)象，首先根據(jù)理論公式分析液體靜壓軸承的靜態(tài)性能，為后續(xù)研究工作奠定了基礎(chǔ)。其次，通過(guò)流體力學(xué)軟件ANSYSwkbench的CFX模塊對(duì)液體靜壓軸承進(jìn)行流體分析，得到液體靜壓軸承的壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布，接著進(jìn)行流體固體耦合分析，得到壓力場(chǎng)與溫度場(chǎng)對(duì)主軸軸承系統(tǒng)剛性的影響，然后進(jìn)行優(yōu)化編

4、程對(duì)靜壓軸承的幾何參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，并且對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行流體分析及流體固體耦合分析，驗(yàn)證改進(jìn)后結(jié)構(gòu)的合理性。最后，研究?jī)?yōu)化后主軸軸承系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，即在考慮壓力和溫升的情況下，對(duì)液體靜壓軸承進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析、模態(tài)分析及諧響應(yīng)分析，考慮壓力與溫度對(duì)靜壓軸承系統(tǒng)固有頻率的影響，得到靜壓軸承的幅頻特性云圖。通過(guò)分析結(jié)果可知壓力場(chǎng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的剛性情況影響很小，提出了實(shí)際生產(chǎn)時(shí)候控制靜壓軸承的溫度重要性，并從主軸回轉(zhuǎn)摩擦功率損耗、油泵功率損耗