基于ANSYS的数控机床主轴的有限元分析.docx

本科毕业论文 题 目：基于 ANSYS 的数控机床主轴的有限元分析 学 专 院： 业： 机械工程学院 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 学 号： 职 称： 摘 要 摘 要 数控机床在机械制造领域占据占据着非常重要的地位，而机床主轴系统对于一台数 控机床的整体性能起着关键性的作用，机床主轴的特性分析是实现高速、高精度、高效 率的重要途径，因此，对机床主轴进行有限元建模，静态分析及动态分析具有重要意义， 针对主轴的薄弱环节提出优化改进意见对提升机床的整体性能具有一定的理论和现实 意义。 为提高机床主轴主轴的工作性能，本文对 HTC3250 ?n 数控车床的主轴为研究对象， 借助有限元分析软件进行辅助分析，主要的工作内容如下： （1）利用 ANSYS 有限元分析软件，利用软件自身的结构参数化设置，合理的选用 边界条件约束，建立了与实际较为符合的三维模型； （2）研究了有限元静力学方程，并计算了主轴在实际中所受的切削力大小，对主 轴进行了静态分析，通过分析得到了机床主轴的受力云图，根据分析结果，找到了机床 主轴的薄弱环节。 （3）通过对动力学有限元法的学习，对机床主轴进行了模态分析，通过对结果的 分析研究，得到了机床主轴的临界转速和共振频率等重要的动态参数。验证了机床主轴 最高转速满足实际使用要求。 （4）研究了不同主轴轴向长度对主轴实际工作情况的影响，并提出了对主轴结构 参数改进提出了建议。通过改进前后的各个数据进行对比，验证了改进后的结构参数较 为合理。 本文对机床主轴进行了静动态分析有限元分析，找到了机床主轴的薄弱环节，并对 主轴轴向尺寸提出了结构尺寸的改进，其有限元参数建模的过程为其他轴类零件的有限 元建模提供了理论依据，对机床主轴结构尺寸提出了改进方案，对提升机床的性能有重 要的理论和现实意义。 关键词：机床主轴；有限元分析；静态分析；动态分析；优化改进 I Finite element analysis of spindle of nc machine tool based on ANSYS ABSTRACT Nc machine tools in the field of machinery manufacturing occupies a very important role, and for a CNC machine tool spindle system plays a key role in the overall performance, an analysis of the characteristics of machine tool spindle is the important way to realize CNC high speed, high precision, high efficiency, therefore, the finite element modeling was carried out on the machine tool spindle, static analysis and dynamic analysis is of great significance, for the spindle of the weak link optimization improvements to enhance the overall performance of the machine tool has a certain theoretical and practical significance. In order to improve the machine tool spindle spindle performance.In this paper, the main shaft of HTC3250 CNC lathe is analyzed. The main work content is as follows: (1) by using ANSYS finite element analysis software and using the softwares own structural parameterization setting, the 3d model that is more in line with the actual situation is established with the reasonable selection of boundary condition constraints. (2) the finite element statics equations, and calculation