基于肤面模型的精密主轴回转精度分析

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作者 胡晓坤 杨溢涛 +3 位作者 赵强强 兰辉 李小虎 洪军 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第16期74-84,共11页

主轴是典型的多轴承转子系统,由于其结构中广泛存在的并行连接关系,以及轴承误差和零部件误差的相互耦合,导致对主轴进行精度分析十分困难。针对此问题,提出一种主轴的回转精度分析方法。首先使用小位移旋量理论和肤面模型方法对零件的... 主轴是典型的多轴承转子系统,由于其结构中广泛存在的并行连接关系,以及轴承误差和零部件误差的相互耦合,导致对主轴进行精度分析十分困难。针对此问题,提出一种主轴的回转精度分析方法。首先使用小位移旋量理论和肤面模型方法对零件的形位公差和轴承回转轨迹进行建模,构建了零部件的全公差模型。其次,分析了主轴结构中存在的完全并行连接关系,提出了基于优化方法求解零部件误差传递的主轴回转精度计算方法。最后,使用所提出的方法对某型磨削主轴进行了公差分析和敏感度计算,结果表明,该方法能够较好地分析主轴的回转精度,并通过改进公差设计将精度合格率从74.3%提升至88.2%,有效地提高了主轴的公差设计水平。 展开更多

关键词 主轴 完全并行连接 肤面模型 回转精度 公差分析

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主轴-刀柄联结性能有限元接触分析 被引量：3

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作者 蔡力钢 魏晓君 +2 位作者 赵永胜 宋晓磊 杨靖 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第21期10-14,36,共6页

主轴-刀柄联接系统是机床中最薄弱的环节之一,其联结性能是影响切削加工稳定性的关键因素。基于接触理论,考虑结合面间的法向作用和切向作用,建立了主轴-刀柄联结性能分析模型。分析了不同转速下刀柄锥面与主轴孔锥面的接触分离情况、... 主轴-刀柄联接系统是机床中最薄弱的环节之一,其联结性能是影响切削加工稳定性的关键因素。基于接触理论,考虑结合面间的法向作用和切向作用,建立了主轴-刀柄联结性能分析模型。分析了不同转速下刀柄锥面与主轴孔锥面的接触分离情况、刀柄锥面承受的接触压力和刀柄锥面的应力分布情况,得出了转速对主轴-刀柄结合面联接性能的影响规律。低转速时其联接性能稳定,而高转速时刀柄锥面与主轴孔锥面发生明显分离,刀柄接触压力下降到静止时的一半,刀柄应力显著增大,此时已无法保证两锥面紧密接触,主轴-刀柄联接性能丧失。最后通过高转速下主轴-刀柄系统径向加载试验验证了有限元接触分析的有效性与可行性,从而为进一步分析主轴-刀柄连接性能打下基础。 展开更多

关键词 主轴-刀柄系统 接触分离 接触压力 刀柄应力

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刀柄—主轴系统联结性能有限元接触分析 被引量：4

3

作者 程强 宋晓磊 +2 位作者 蔡力钢 赵永胜 刘志峰 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期775-780,共6页

为提高高速加工的质量,采用有限元接触理论建立了刀柄—主轴系统的联结性能评测模型。对接触面上所有高斯积分点进行接触判定。计算任意两点间的法向距离和法向接触力,以判断是否进入接触状态;计算切向接触力以判断摩擦状态。用罚函数... 为提高高速加工的质量,采用有限元接触理论建立了刀柄—主轴系统的联结性能评测模型。对接触面上所有高斯积分点进行接触判定。计算任意两点间的法向距离和法向接触力,以判断是否进入接触状态;计算切向接触力以判断摩擦状态。用罚函数法将不等式形式的判定条件引入非线性有限元变分原理,采用完全New-ton-Raphson方法求解方程组。采用该模型仿真刀柄—主轴接触面的变形状况和应力分布,并用统计方法分析了拉刀力和转速对刀柄—主轴系统联结性能的影响规律。 展开更多

关键词 刀柄—主轴系统 联结性能 接触 有限元分析 高速加工

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高速主轴/刀柄联结特性的有限元分析 被引量：8

4

作者 张松 艾兴 +1 位作者 赵军 刘战强 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2004年第12期84-86,共3页

非线性有限元法可以分析、模拟主轴 /刀柄联结面间的变形、接触应力分布规律 ,为主轴 /刀柄联结的设计和优化提供理论依据。研究表明 ,适当提高轴向拉力和过盈量可以有效地解决上述问题 ,改善联结性能和加工精度。

关键词 主轴/刀柄联结 高速旋转 有限元

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高速主轴/刀柄联接的离心力效应分析 被引量：4

5

作者 张松 艾兴 +1 位作者 刘战强 赵军 《工具技术》 北大核心 2004年第2期7-9,共3页

随着切削速度的提高 ,主轴 /刀柄联接性能在离心力的作用下发生很大变化 ,直接影响工件的加工精度和表面粗糙度。本文通过先进的非线性有限元技术分析了离心力对主轴 /刀柄联接特性的影响。研究表明 ,适当提高过盈量 (轴向拉力 )对于提... 随着切削速度的提高 ,主轴 /刀柄联接性能在离心力的作用下发生很大变化 ,直接影响工件的加工精度和表面粗糙度。本文通过先进的非线性有限元技术分析了离心力对主轴 /刀柄联接特性的影响。研究表明 ,适当提高过盈量 (轴向拉力 )对于提高主轴 展开更多

关键词 离心力 主轴/刀柄联接 有限元 过盈量 高速切削

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HSK主轴/刀具联结的有限元分析 被引量：13

6

作者 张松 艾兴 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2004年第6期631-633,共3页

借用先进的非线性有限元技术分析高速HSK主轴 /刀具联结的变形及接触应力分布规律。研究表明 ,在离心力的作用下 ,按照ISO12 16 4 1制造的刀柄不会与主轴完全接触 ,极大地影响了主轴 /刀具的联结特性。提高过盈量可以很好地解决该问题 ... 借用先进的非线性有限元技术分析高速HSK主轴 /刀具联结的变形及接触应力分布规律。研究表明 ,在离心力的作用下 ,按照ISO12 16 4 1制造的刀柄不会与主轴完全接触 ,极大地影响了主轴 /刀具的联结特性。提高过盈量可以很好地解决该问题 ,从而提高加工精度。 展开更多

关键词 HSK主轴/刀具联结 有限元分析 变形 接触应力 过盈量

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高速状态下机床主轴/刀具联接系统变形的有限元分析 被引量：8

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作者 王殿龙 李天华 康德纯 《工具技术》 北大核心 2003年第3期7-10,共4页

随着高速加工机床及新型刀具的开发取得重大进展 ,刀具 /主轴联接系统已成为高速加工系统中最薄弱的环节之一。本文采用有限元模拟分析方法 ,对比分析了标准 7:2 4锥度联接系统与HSK联接系统在高速状态下的变形情况 ,研究了在离心力作... 随着高速加工机床及新型刀具的开发取得重大进展 ,刀具 /主轴联接系统已成为高速加工系统中最薄弱的环节之一。本文采用有限元模拟分析方法 ,对比分析了标准 7:2 4锥度联接系统与HSK联接系统在高速状态下的变形情况 ,研究了在离心力作用下系统的膨胀变形对联接性能的影响。 展开更多

关键词 高速加工 机床 主轴/刀具联接系统 变形 有限元分析

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HSK刀柄与主轴联结性能的有限元分析 被引量：12

8

作者 李光辉 冯平法 《工具技术》 北大核心 2005年第9期27-30,共4页

利用有限元方法,以HSK-63A型刀柄为研究对象,通过改变过盈量、预紧力、旋转速度、刀柄几何尺寸,研究了不同参数对主轴/刀柄联结性能的影响。为HSK刀柄的实际应用及几何参数优化提供一定的依据及指导。

关键词 HSK刀柄 主轴 联结性能 有限元分析 旋转速度 切削刀具

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HSK主轴/刀柄联结的非线性接触分析 被引量：10

9

作者 张松 艾兴 《机械工程》 CSCD 北大核心 2004年第5期391-394,共4页

借用先进的非线性有限元法 ,分析了配合面间的接触应力分布 ,讨论了旋转速度和过盈量对接触应力的影响。研究表明 ,按照 ISO标准制造的刀柄和主轴间的过盈量不足 ,HSK- A63主轴 /刀柄联结的最佳过盈量为1 3～ 1 8μm。研究结果为设计和... 借用先进的非线性有限元法 ,分析了配合面间的接触应力分布 ,讨论了旋转速度和过盈量对接触应力的影响。研究表明 ,按照 ISO标准制造的刀柄和主轴间的过盈量不足 ,HSK- A63主轴 /刀柄联结的最佳过盈量为1 3～ 1 8μm。研究结果为设计和优化 HSK主轴 /刀柄联结提供了理论参考。 展开更多

关键词 刀柄 主轴 过盈量 HSK 联结 制造 ISO标准 性接触 研究结果 配合

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7:24主轴/刀柄联接非均匀应力场的有限元分析 被引量：6

10

作者 张松 艾兴 +1 位作者 刘战强 唐委校 《工具技术》 北大核心 2003年第7期25-27,共3页

针对 7:2 4主轴 /刀柄联接设计中常用的拉美公式计算误差大的问题 ,采用有限元法分析了 7:2 4主轴 /刀柄联接的非均匀应力场 ,研究了联接过盈量对主轴 /刀柄接触压力、刀柄在主轴锥孔内轴向位置的影响 ,为主轴

关键词 主轴/刀柄联接 有限元分析 非均匀应力场 接触压力 轴向位置 刀具

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HSK刀柄-主轴结合面接触特性及其影响分析 被引量：5

11

作者 刘雪梅 李爱平 谭顺利 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1000-1005,共6页

以HSK刀柄-主轴为研究对象,采用有限元方法对HSK-A63型刀柄-主轴结合面接触特性及主轴系统动态特性进行了仿真分析。分析结果表明:高转速条件下,转速对接触面积影响较大,接触面积随转速增大而减小。夹紧力对接触应力影响较大,在转速和... 以HSK刀柄-主轴为研究对象,采用有限元方法对HSK-A63型刀柄-主轴结合面接触特性及主轴系统动态特性进行了仿真分析。分析结果表明:高转速条件下,转速对接触面积影响较大,接触面积随转速增大而减小。夹紧力对接触应力影响较大,在转速和过盈量一定时,接触应力随夹紧力增大而增大,且接触应力的分布情况会发生变化。刀柄-主轴结合面对主轴系统固有频率、振动幅值影响显著,考虑结合面影响后,主轴系统的固有频率降低,振动幅值增大。 展开更多

关键词 HSK刀柄 主轴系统 结合面特性 动态特性 有限元分析

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MW级风力发电机组主轴胀套连接的结构强度分析 被引量：12

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作者 何章涛 杜静 +2 位作者 何玉林 常慧英 冯博 《机械设计》 CSCD 北大核心 2011年第5期69-74,共6页

建立了MW级风力发电机组主轴胀套连接模型,分别应用弹性力学理论与有限元分析方法,对胀套连接在极限工况下进行了强度分析。并对结果进行了对比分析,指出利用经典弹性力学设计和分析胀套连接的局限性,提出有限元分析更为准确。为风力发... 建立了MW级风力发电机组主轴胀套连接模型,分别应用弹性力学理论与有限元分析方法,对胀套连接在极限工况下进行了强度分析。并对结果进行了对比分析,指出利用经典弹性力学设计和分析胀套连接的局限性,提出有限元分析更为准确。为风力发电机组主轴胀套连接的结构强度分析提供了一个更为准确的分析思路,具有一定的工程实用意义。 展开更多

关键词 风力发电机组 胀套连接 主轴 弹性力学 有限元 强度分析

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高转速下主轴-双面锁紧刀柄接触特性预估 被引量：2

13

作者 赵永胜 许静静 +1 位作者 蔡力钢 刘志峰 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期673-680,共8页

采用有限元方法获得不同转速下端面和锥面的接触压强,基于该压强采用三维分形和赫兹接触理论计算双面锁紧刀柄与主轴的接触刚度,建立高转速下主轴-双面锁紧刀柄系统仿真模型。分析不同参数对主轴-双面锁紧刀柄(BTF40)系统锥面接触率及... 采用有限元方法获得不同转速下端面和锥面的接触压强,基于该压强采用三维分形和赫兹接触理论计算双面锁紧刀柄与主轴的接触刚度,建立高转速下主轴-双面锁紧刀柄系统仿真模型。分析不同参数对主轴-双面锁紧刀柄(BTF40)系统锥面接触率及结合部接触刚度的影响规律,确定了该新型刀柄的极限转速、拉刀力、碟簧刚度和碟簧预紧力的合理取值区间,研究结果为双面锁紧刀柄的设计与优化提供了理论依据。 展开更多

关键词 双面锁紧刀柄 高转速 三维分形理论 接触刚度

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机床主轴/刀具联结系统的扩张理论与方法 被引量：1

14

作者 谢黎明 唐林虎 +1 位作者 张季惠 曾贤虎 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2007年第1期44-46,共3页

应用弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具联结系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量与脱松角速度、主轴外径与刀柄内径之间的关系,同时还提出了主轴/刀具联结系统在离心力作用下膨胀后联结间隙与过盈量之间的关系.... 应用弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具联结系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量与脱松角速度、主轴外径与刀柄内径之间的关系,同时还提出了主轴/刀具联结系统在离心力作用下膨胀后联结间隙与过盈量之间的关系.研究表明,合理设计机床主轴外径与刀柄内径之间的关系、正确选择刀柄材料以及结构能有效防止机床主轴/刀具联结系统的弹性变形,提高机床的加工精度. 展开更多

关键词 主轴/刀具联结系统 离心力 脱松角速度 过盈量 变形

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基于结合部的HSK主轴-刀柄系统动态特性分析 被引量：1

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作者 陈建 王贵成 +2 位作者 田良 沈春根 郑登升 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期296-301,共6页

建立了HSK主轴-刀柄结合部的有限元模型(FEM),利用弹性理论和黏性阻尼理论辨识结合部内各位置的刚度和阻尼参数。提出将HSK主轴刀柄系统分为HSK主轴、主轴刀柄结合部和刀柄三部分:HSK主轴与刀柄简化为多段Timoshenko梁,并使用响应耦合... 建立了HSK主轴-刀柄结合部的有限元模型(FEM),利用弹性理论和黏性阻尼理论辨识结合部内各位置的刚度和阻尼参数。提出将HSK主轴刀柄系统分为HSK主轴、主轴刀柄结合部和刀柄三部分:HSK主轴与刀柄简化为多段Timoshenko梁,并使用响应耦合法来计算其频响函数;主轴刀柄结合部简化为多点弹簧阻尼模型,采用多点响应耦合法来计算其频响函数;将各个部件的频响函数进行刚性耦合,进而获得基于结合部的HSK主轴-刀柄系统频响函数。分别假定HSK主轴刀柄结合部为刚性连接、5点弹性连接和7点弹性连接,计算其频响函数,并与实验结果相比较得到相应的结论。 展开更多

关键词 HSK主轴-刀柄系统 频响函数 结合部 动态特性

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HSK主轴/刀柄联接锥面的疲劳寿命分析与计算 被引量：2

16

作者 沈春根 王贵成 吴卫国 《工具技术》 2009年第10期55-57,共3页

在分析HSK主轴/刀柄联接锥面疲劳失效的各影响因素的基础上,利用有限元软件NX Nastran中的疲劳分析和计算功能,针对HSK63E型刀柄在主轴锥孔内反复拉紧和松开的工况进行了疲劳强度和疲劳安全因子的计算,仿真过程和计算结果可以为设计新型... 在分析HSK主轴/刀柄联接锥面疲劳失效的各影响因素的基础上,利用有限元软件NX Nastran中的疲劳分析和计算功能,针对HSK63E型刀柄在主轴锥孔内反复拉紧和松开的工况进行了疲劳强度和疲劳安全因子的计算,仿真过程和计算结果可以为设计新型HSK刀柄的结构优化、选材和热处理工艺提供理论参考。 展开更多

关键词 HSK主轴/刀柄联接锥面 有限元法 疲劳分析 疲劳安全因子

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高速主轴-刀柄接口离心膨胀动态补偿系统的研究 被引量：1

17

作者 王军 唐海洋 任权国 《制造技术与机床》 北大核心 2015年第10期84-89,共6页

为解决高速主轴-刀柄接口因离心膨胀导致极限转速偏低及定位精度下降的问题,设计了一种新型离心膨胀动态补偿系统,并对其性能进行了分析。利用ANSYS有限元软件分析了主轴-刀柄接口的锥面接触应力,确定了主轴-刀柄接口的极限转速,计算了... 为解决高速主轴-刀柄接口因离心膨胀导致极限转速偏低及定位精度下降的问题,设计了一种新型离心膨胀动态补偿系统,并对其性能进行了分析。利用ANSYS有限元软件分析了主轴-刀柄接口的锥面接触应力,确定了主轴-刀柄接口的极限转速,计算了主轴-刀柄接口的径向刚度。通过与常规主轴-刀柄接口进行对比,验证了补偿系统的补偿效果。带补偿系统的主轴-刀柄接口锥面接触应力满足径向定位要求,接口极限转速提高43.8%,接口径向刚度随转速与载荷的变化关系更符合高速加工实际要求。 展开更多

关键词 高速主轴 主轴-刀柄接口 补偿系统 极限转速 径向刚度

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一种拨叉式柔性连接机构 被引量：1

18

作者 夏欢 王宝瑞 吉方 《制造技术与机床》 北大核心 2015年第7期61-63,共3页

介绍了一种在气浮主轴与伺服电动机之间使用的拨叉式柔性连接机构,其采用弹性联轴器和软拨爪两级柔性环节。此结构只传递扭矩不传递偏移力,消除了电动机力对主轴回转精度的影响,并通过实验验证,此种拨叉机构和伺服电动机组合驱动可实现... 介绍了一种在气浮主轴与伺服电动机之间使用的拨叉式柔性连接机构,其采用弹性联轴器和软拨爪两级柔性环节。此结构只传递扭矩不传递偏移力,消除了电动机力对主轴回转精度的影响,并通过实验验证,此种拨叉机构和伺服电动机组合驱动可实现微米级平面度和纳米级粗糙度的加工。采用此种连接机构,降低了电动机的回转精度要求和同轴度安装要求,提高了电动机驱动气浮主轴的回转精度,相对于力矩电动机驱动形式,其结构简单,拆装方便。 展开更多

关键词 拨叉 气浮主轴 回转精度 柔性连接 机构

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HSK主轴—刀柄结合部参数辨识及影响因素分析

19

作者 陈建 吕凌 +2 位作者 田良 商宏谟 王贵成 《工具技术》 北大核心 2015年第7期47-51,共5页

HSK主轴—刀柄结合部简化为并联均布的弹簧—阻尼模型,根据HSK主轴—刀柄系统的结构,在ANSYS软件中构建HSK主轴—刀柄结合部的有限元模型。基于有限元分析结果,使用弹性理论辨识HSK主轴—刀柄结合部内各位置的刚度参数;采用粘性阻尼理... HSK主轴—刀柄结合部简化为并联均布的弹簧—阻尼模型,根据HSK主轴—刀柄系统的结构,在ANSYS软件中构建HSK主轴—刀柄结合部的有限元模型。基于有限元分析结果,使用弹性理论辨识HSK主轴—刀柄结合部内各位置的刚度参数;采用粘性阻尼理论辨识HSK主轴—刀柄结合部内各位置的阻尼参数。确定影响HSK主轴—刀柄结合部参数的主要因素为过盈量和拉紧力,分别探究过盈量和拉紧力对HSK主轴—刀柄结合部参数的影响规律。 展开更多

关键词 结合部 HSK主轴 刀柄 参数辨识

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基于有限差分法的主轴-刀柄结合部刚度辨识

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作者 赵永胜 祁子军 +3 位作者 刘志峰 蔡力钢 宋晓磊 李亚利 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期611-616,共6页

针对传统结合部参数辨识普遍存在缺失转角自由度的空间不完备问题,利用有限差分法估算转角自由度频响,从而建立了完备空间自由度的结合部参数辨识模型;基于残差补偿理论重构频响函数试验数据,降低了模态截断引起的测试误差,以避免辨识... 针对传统结合部参数辨识普遍存在缺失转角自由度的空间不完备问题,利用有限差分法估算转角自由度频响,从而建立了完备空间自由度的结合部参数辨识模型;基于残差补偿理论重构频响函数试验数据,降低了模态截断引起的测试误差,以避免辨识计算过程中试验测试噪声对辨识结果的影响,提高辨识精度。以主轴-刀柄系统结合部为对象,通过锤击试验获得各子结构及结合部的频响函数,利用子结构耦合法辨识出结合部等效动力学刚度,通过有限元法进行动力学建模与分析,验证辨识结果。对比试验与仿真结果验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 主轴-刀柄结合部 转角自由度(RDOF) 有限差分 残差补偿 刚度辨识

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