文档介绍：机床主轴有限元分析
基于ansys的机床主轴有限元分析
摘 要：随着高速数控机床的不断发展，对数控机床主轴的性能要求也开始
逐渐提高。机床主轴的动静态性能直接影响加工系统的精度和稳定性， 因此，在
设计阶段必须对其机床主轴进行相关的本文选择先 在通用三维设计软件PRO/E软件建模，如图所示
图2主轴三维模型
将其导入到ANSY即进行力学分析，导入后模型如图所示
VOLUMES
ANSYS
R17,0
TYPE NUM
JAN 7 2017 12:05:50
图3主轴ANSYS模型
划分网络
设置网络： 单击—preprocessor -meshing—meshtool,如图所示，在弹 出的对话框如图 meshtool中选择smartsize,6 级精度，单击mesh,选择所要划 分的主轴。
因 Pref erences
□ Preprocessor
国 Type
E Real Constants 田・@“工：1且1 Props E Sect ions E *□deling 日 leshing
[+] Xesh Att ribut es 国口
eshTool
E Size Cntrls lesher Opt s
国 Concatenat e 国 lesh
国 lodif7 lesh
E Check Kesh
E Clear
0 Checking Ctrls 田 Numbering Ctrls 0 Archive <□del E Coupling / Ceqn 田 FLOTRAK Set Bp 0 FSI Set Up
E *ultiField Set Up 田 Loads
E Physics
ELEMENTS
ANSYS
JAN 7 2017 12:20:46
图4主轴网格模型
(±J Path Operations
进入求解器，施加边界条件及计算
采用弹黄阻尼单元等效轴承时，需将轴承简化为沿机床主轴周向均匀分布的 四根弹簧支承，主轴系统中含有前后两个轴承，因此共需设置8根弹黄支承。这些 弹黄苹元共有8个内圈节点和8个外圈节点，对于内圈节点，约束其轴向自由度； 对于外圈节点，约束其所有的自由度。由于本文中不考虑轴承的交叉刚度和交叉 阻尼，因此不采用交叉弹簧的布局。
将切削力加载到机床主轴的轴端，注意加载方向要通过加载平面的圆心，以
24164个单
图5主轴加载示意图
保证加载的准确。建立完成的三维有限元静力分析模型中共含有 元,27428个节点
单击 main menu/preprocessor/solve/current ls ,经过一段时间后，弹出
一个命令框（如图23所示），显示‘solution is done!',至此求解完毕。
Solution is done I
Nate
图6计算结束示意图
计算结果分析
1.
仿真计算分析
主轴承受不同的剪切力后，起变形情况也发生变化，如下表及变形云图所示。
5TiE£»] m- -3 rm--]
Wh UVti isra-c 晒i-M网i 5KI ■血马里！
mk*L 5E -L ■H+L nvm LUK