高速主轴动力学建模及高速效应分析

摘要：

考虑高速旋转部件的离心力和陀螺力矩效应,利用Timoshenko梁单元和转盘单元建立主轴转子、转盘、主轴箱等部件有限元模型,并对Jones轴承模型进行扩展建立高速滚动轴承非线性模型.将各子部件模型进行集成,得到整个高速主轴系统的非线性动力学方程,并进行试验验证.分别从转子陀螺力矩、转子离心力和轴承软化这三个角度,系统地研究高速旋转状态下主轴-轴承系统内部的速度效应及其对整个系统动态特性的影响规律.结果表明:当系统存在较大的阻尼比(1％～5％)时,陀螺力矩对系统的直接频率响应函数影响不明显,但是对交叉传递函数的影响显著；随着主轴转速的升高,主轴转子的离心力效应会逐渐削弱主轴系统的刚度,最终使整个高速主轴系统的固有频率降低；必须综合考虑主轴转子的离心力效应和轴承的软化效应,才能比较准确地仿真高速主轴系统的动力学特性.

关键词：高速主轴、动力学、建模、速度效应、有限元

所属期刊栏目：25

分类号：TH113.1;TG506.1

资助基金：国家自然科学基金资助项目51105294,51035007;教育部博士点基金201102011200291和国家重点基础研究发展计划973计划,2009CB724405

在线出版日期：2012-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：103-109