基于Workbench下机床主轴模态分析

来源 :大众科学·上旬 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jakey17866747
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:针对机床主轴工作环境下出现的振动,利用有限元软件Workbench对其进行模态分析。得到其前三阶固有频率和振幅的变化,从而使机床工作时的固有频率远离机床主轴的固有频率,避免发生共振的现象。
  关键词:机床主轴;固有频率;模态分析
  引言
  机床主轴作为机床的重要设备之一,是带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件(齿轮或带轮)等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮,传递运动及扭矩[1]。机床工作环境下主轴振动对加工精度的影响很大,本文对机床主轴进行建模,再利用Workbench软件对机床主轴进行模态分析。如图1机床主轴模型。
  1 机床主轴的模态分析
  1.1有限元模型的前处理
  1)模型的几何清理
  上文利用UG软件对某型号的机床主轴进行三维建模,在进行有限元网格模型之前考虑到机床主轴 存在很多工艺角或者定位安装孔既不利用网格划分,又不利于有限元的计算。对机床主轴有限元网格划分之前,进行几何清理是必须的。
  2)模型的网格划分
  完成幾何清理之后对模型进行四面体网格的划分,虽然六面体的计算精度大于四面体的计算精度但是六面体网格划分时间比较长容易出错,对机床主轴进行四面体网格的划分不仅能够减少前处理时间,又能够提高计算周期,有限元分析的计算结果与六面体相差不大[2]。如图2示机床主轴的网格模型。
  1.2有限元加载方式
  根据结构无阻尼自由振动方程:
  式中:
  根据以上结构无阻尼自由振动方程,模态分析与机床主轴结构的固有属性有关,与有无外载无关[3]。根据结构无阻尼自由振动方程和机床主轴在实际工作中的固定方式可知,在有限元软件Workbench中对机床主轴两端进行X,Y,Z六个自由的约束,如图3所示有限元约束模型。
  1.3求解
  完成前处理、网格模型、加载的设置以及机床主轴材料属性的定义之后,在有限元软件Workbench下选择Block Lanczos[4]求解方法,该中方法计算结果快精度也高。得到机床主轴前三阶振型图,如图4所示。
  1)第一阶振型图
  2)第二阶振型图
  3)第三阶振型图
  2 结论
  1)根据有限元软件Workbench的得出的机床主轴前三阶固有频率和振型,可以看出随着模态阶数的增加固有频率也随着增加,振型中的最大变形位置也随着阶数变化而变化。
  2)第一阶的固有频率为623.81Hz,当机床在工作环境下避开主轴第一阶固有频率,就不会发生共振的现象。
  3)本文虽然对机床主轴进行了模态分析,这是在稳态情况下,在接下里的研究应该对
  瞬态和受迫情况下进行振动研究,从而优化机床主轴的结构。
  参考文献:
  [1]无心车床空心主轴系统振动特性分析及结构优化[J]. 史丽晨,贠志达,王海涛,杜小渊,皇甫云峰,豆卫涛.机械科学与技术.2017(09).
  [2]基于模态和灵敏度的主轴箱有限元分析与优化设计[J]. 李健,徐敏,张宝.组合机床与自动化加工技术.2016(10)
  [3]徐兆华, 崔志琴, 张腾.基于ANSYS的6300柴油机曲轴的模态分析[J].煤矿机械, 2012, 33 (2) :102-103.
  [4]基于ANSYS软件的转子系统临界转速及模态分析[J]. 李啸天,韩振南.机械管理开发.2010(03).
其他文献
摘 要:本文通过对计算机网络工程安全防护中存在的漏洞和问题进行深入分析,并且根据国内的实际情况,提出一些切实有效的措施,为我国计算机网络工程的安全防护打下牢固的基础。  关键词:计算机;网络工程;安全防护  1.引言  目前我国社会发展中已经缺少不了互联网技术,移动互联网信息技术在社会各个领域中得到了广泛的推广和应用,在各个领域中都发挥着自身的重要作用。但是由于网络信息本身就具有一定程度的开放性,
期刊
摘 要:随着我国经济的不断发展,工业领域所使用的流水线以及设备都得到了不断的完善和发展,目前阶段由于我国引进了国外先进的技术,使得目前的生产都实现了自动化,然而PLC技术就发挥了至关重要的作用。但是设备在正常的运行过程中,难免会出现各种问题,其中最主要的就是PLC的电机出现故障,本文则是主要分析了电机故障诊断系统的设计,然后阐述了借鉴专家系统故障诊断方法的实现,最后说明了PLC在故障诊断系统中的主
期刊
摘 要:随着我国现代化建设的不断深入,人们的经济水平也得到了很大的提高,从而对生活品质的要求也越来越高,为了拥有冬暖夏凉的居住环境,电气工程在建筑中应用越来越广泛。但是现在我国面临着能源紧张的问题,这就需要消耗能源巨大的电气工程不断加大节能方面的研究力度,采用节能的设计技术,在满足人们需求的前提下,根据电气工程节能设计的原则,采用合理的节能技术,最大程度地减少能源的消耗。  关键词:电气工程;节能
期刊
摘 要:无线传感器网络是一种新型网络,是物联网的前身,它是由大量传感器节点组成,这些结点具有计算通信等能力。传感器节点部署在某一监检区域内,节点间采用无线通信的方式组成自组织网络。该网络低能耗、低成本、分布式和自组织的特点无疑给信息感知领域带来了一场重大变革[1-3]。  1.传感器网络结构  通常情况下一个传感器网络中包含两类节点:1)传感器节点(sensor node),简称节点,2)汇聚节点
期刊
摘 要:本文主要介绍了区域电网中420KA铝电解槽在限电降负荷期间的生产实际,并采取了行之有效的技术参数调整和管理思路,电解槽在限电降负荷期间安全平稳生产。  关键词:420KA铝电解槽;降负荷;技术条件  1 引言  在区域电网中,由于火电厂机组掉闸等种种原因导致电流波动频繁,使得铝厂限电降负荷运行,极大影响电解槽的物料平衡和能量平衡,更为严重的是电解槽槽寿命将会比原设计的减短,给生产带来极大压
期刊
摘 要:我国作为地质灾害频发的国家,给社会经济的发展和人民群众的生命安全造成了非常严重的影响,要想有效预防地质灾害,必须要积极加强地质灾害评估。在大型工程或重要工程施工建设的过程中,必须对建筑施工场地周边的自然地理环境以及区域地质条件进行全面的评估,明确在施工过程中可能会出现的地质工程问题,有效避免因施工问题而引发地质灾害,确保工程建设的整体水平全面提高。  关键词:地质灾害评估;工程地质问题;综
期刊
摘 要:机械自动化技术在汽车控制中的应用不但可以提高汽车行驶的安全性,改善汽车驾驶的舒适性,还可以提高生产效率。在汽车工程当中把智能自动化技术进行投入与使用,在一定程度上推动着我国整个汽车行业的进步与迅速发展,与此同时,此方面的控制理论也得到了更好地控制。现在机械自动化技术在汽车控制系统中的应用已经得到了越来越多的重视和研究,本文分析了汽车控制中的机械自动化技术应用研究。  关键词:汽车控制;机械
期刊
摘 要:随着现代科技的不断发展与运用,医院信息化建设得到了有效开展,电子病历系统成为现代医院中必不可少的重要部分,是医院现代化发展的必要方向,为医院各项工作的有序进行提供了有效帮助。但在实际的运用过程中,电子病历系统还存在着一些问题,影响着运用效果,本文将结合电子病历系统与医院管理系統在患者索引、登录、数据分析、医生工作站等方面存在的不足对目前电子病历系统的运用中存在的几个关键问题进行分析,达到电
期刊
摘 要:科技资源属于科学技术发展的良好基础,对于科技创新有着非常积极的促进作用。当前我国在当前科技创新资源共享上仍然存在很大的问题,除了一部分政府科技厅还有专业的使用率相对较高的科技资源共享平台之外,大型企业对于科技创新资源共享注重程度不高,其在很大程度上有着科技资源损耗的问题。本文分析科技创新服务下应该怎么样的规避出现的问题,构件设计服务水平高和资源内容丰富以及先进高效的一种资源共享平台,全面完
期刊
摘 要:我国是农业大国,农业为产业的发展带来了强有力的物质保障,而大型灌区则更加促进了农业的进步与发展。不过最近几年,我国的大型灌区总是存在许多问题,对农业的进一步发展十分不利。所以,本文将根据大型灌区在我国的地位及作用,分析大型灌区节水灌溉的技术方法,供相关部门参考。  关键词:灌区管理;节水灌溉;灌溉技术  引言:水资源对于人类生存生活来说十分关键。强化对灌区水利工程的日常管理,推广使用节水灌
期刊