機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、申請上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文機床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化機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：機械與動力工程學(xué)院工程領(lǐng)域：機械工程交大導(dǎo)師：胡俊副教授企業(yè)導(dǎo)師：陸慧琴高級工程師工程碩士：陳卉學(xué)號：1120212047上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院上海交通大學(xué)機械與動力工程學(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機床主軸靜壓軸承剛度影響因素分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化機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，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)剛性問題。主軸軸承系統(tǒng)剛性是指在磨削力或傳動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。剛性過低，則會導(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、量如果超過軸承間隙，則會導(dǎo)致軸承間隙內(nèi)的油膜遭到破壞，無法產(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，通過流體力學(xué)軟件ANSYSwkbench的CFX模塊對液體靜壓軸承進行流體分析，得到液體靜壓軸承的壓力場和溫度場分布，接著進行流體固體耦合分析，得到壓力場與溫度場對主軸軸承系統(tǒng)剛性的影響，然后進行優(yōu)化編

4、程對靜壓軸承的幾何參數(shù)進行設(shè)計改進，并且對優(yōu)化后的模型進行流體分析及流體固體耦合分析，驗證改進后結(jié)構(gòu)的合理性。最后，研究優(yōu)化后主軸軸承系統(tǒng)的動態(tài)性能，即在考慮壓力和溫升的情況下，對液體靜壓軸承進行預(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。通過分析結(jié)果可知壓力場對整個系統(tǒng)的剛性情況影響很小，提出了實際生產(chǎn)時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