【正文】 的強大功能，迅速成為有限元分析軟件的后起之秀，現(xiàn)已成為非線性分析計算的首選軟件。ADINA非線性有限元分析軟件由著名的有限元專家、麻省理工學(xué)院的 ，其單一系統(tǒng)即可進行結(jié)構(gòu)、流體、熱的耦合計算。近來又兼并了非線性分析軟件MARC,成為目前世界上規(guī)模最大的有限元分析系統(tǒng)。目前流行的CAE分析軟件主要有NASTRAN、 ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 有限元的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用近年來隨著計算機技術(shù)的普及和計算速度的不斷提高，有限元分析在工程設(shè)計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計算問題的有效途 徑，現(xiàn)在從汽車到航天飛機幾乎所有的設(shè)計制造都已離不開有限元分析計算，其在機械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器，國防軍工，船舶， 鐵道，石化，能源，科學(xué)研究等各個領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 增加產(chǎn)品和工程的可靠性； 在產(chǎn)品的設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)潛在的問題經(jīng)過分析計算，采用優(yōu)化設(shè)計方案，降低原材料成本縮短產(chǎn)品投向市場的時間模擬試驗方案，減少試驗次數(shù)，從而減少試驗經(jīng)費 國際上早在60年代初就開始投入大量的人力和物力開發(fā)有限元分析程序，但真正的CAE軟件是誕生于70年代初期，而近15年則是CAE軟件商品化的發(fā)展階 段，CAE開發(fā)商為滿足市場需求和適應(yīng)計算機硬、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，在大力推銷其軟件產(chǎn)品的同時，對軟件的功能、性能，用戶界面和前、后處理能力，都進 行了大幅度的改進與擴充。對現(xiàn)有的關(guān)于主軸系統(tǒng)動力學(xué)特性分析方法進行了歸納與總結(jié), 主要包括有限元法、傳遞矩陣法、阻抗耦合法、實驗法等。文章在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上, 對數(shù)控機床主軸系統(tǒng)力學(xué)分析方法進行了綜述研究。有限元技術(shù)的應(yīng)用使得復(fù)雜的零件的剛度和強度計算能夠?qū)崿F(xiàn)，分析數(shù)據(jù)能夠滿足主軸加工精度的需要，提高了產(chǎn)品的研發(fā)質(zhì)量，縮短了設(shè)計周期，推動了工業(yè)的發(fā)展，本課題的研究思想就是通過有限元軟件實現(xiàn)主軸的靜態(tài)和動態(tài)分析研究，提高產(chǎn)品的設(shè)計水平。另外，使主軸的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。主軸組件抗振興差，工作時容易產(chǎn)生，不僅降低加工質(zhì)量，而且限制了機床生產(chǎn)率的提高，使刀具耐用度下降。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支承跨距、軸承類型及配置型式、軸承間隙的調(diào)整、主軸上傳動元件的位置等有關(guān)。主軸組件的剛度越大，主軸受力變形就越小。(2)剛度主軸部件的剛度是指受外力作用時，主軸組件抵抗變形的能力。當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時存在時，構(gòu)成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成端面跳動。瞬時回轉(zhuǎn)中心線相對于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間的位置距離，就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差的范圍，就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。回轉(zhuǎn)中心線的空間位置，在理想的情況下應(yīng)是固定不變。主軸直接承受切削力，轉(zhuǎn)速范圍又很大，所以對主軸組件的主要性能特提出如下要求：(1)回轉(zhuǎn)精度主軸組件的回轉(zhuǎn)精度，是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。 Analysis method。 數(shù)控機床AbstractCNC machine tool spindle static and dynamic stiffness is to decide the processing quality and cutting efficiency the important factor, that is, to a large extent influence the life of the machine, so the main processing design occupies an important position ANSYS is a general strong analysis software, this paper, by using ANSYS finite element analysis software and solidworks 3 d modeling software, bining to spindle dynamic and static simulation and analysis, based on the two kinds of software their a little, first in solidworks software set up 3 d model of the spindle, the 3 d model into parasolid x_t format, will transform the model into ANSYS software of finite element model establishment, through the theoretical calculation to determine cutting load and constraint conditions, set its material parameters, and the grid division, conditions, after the pletion of setting, it is concluded that the main solving static and dynamic analysis results, and the visual graphics, analyzed.CNC machine tool spindle system dynamic characteristics of the machine tool directly affect the machining precision and machining efficiency. In the paper the previous research results on the basis of numerical control machine tool spindle system dynamic analysis method are reviewed research. Introduces the characterization of spindle system dynamics characteristic parameters, basically have static stiffness, dynamic stiffness, limit cutting width, natural frequency and vibration mode and damping characteristics and dynamic response. The existing of spindle system dynamic characteristics analysis method have been summed up and summarized, including the finite element method, the transfer matrix method, the impedance coupling method, experimental method, etc. Points out that the spindle system of farming dynamics modeling and parameter identification is the study of dynamic characteristics of the main shaft system key problems. Finally, this paper briefly discusses on the spindle system dynamics research, the development trend of the future of main shaft system should be accurate modeling, dynamic prehensive optimization and dynamic test and analysis, and further research.Key Words: Spindle system。 動力學(xué)。最后，簡要論述了主軸系統(tǒng)動力學(xué)研究的發(fā)展趨勢，即未來應(yīng)從主軸系統(tǒng)的精準(zhǔn)建模、動力學(xué)綜合優(yōu)化和動態(tài)測試及分析等方面進行深入研究。對現(xiàn)有的關(guān)于主軸系統(tǒng)動態(tài)特性分析方法進行了歸納與總結(jié), 主要包括有限元法、傳遞矩陣法、阻抗耦合法、實驗法等。文章在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，對數(shù)控機床主軸系統(tǒng)動態(tài)分析方法進行了綜述研究。ANSYS是一個通用性很強的分析軟件，本文利用ANSYS有限元分析軟件與solidworks三維建模軟件相結(jié)合，對主軸進行動態(tài)和靜態(tài)仿真并分析，基于兩種軟件各自的有點，首先在solidworks軟件中建立主軸的三維模型，將三維模型轉(zhuǎn)換成parasolidx_t格式，將轉(zhuǎn)換完的模型導(dǎo)入ANSYS軟件中建立有限元模型，通過理論計算確定切削載荷以及約束條件，設(shè)置其材料參數(shù)，并對網(wǎng)格進行劃分，條件設(shè)置完成后，進行求解，得出主軸的靜態(tài)和動態(tài)分析結(jié)果，并對可視化圖形進行分析論證。分 類 號 密 級 寧大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)數(shù)控機床主軸的有限元分析所在學(xué)院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指導(dǎo)老師 年 月 日誠 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設(shè)計（論文）《XXXXXXXX》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年 月 日摘 要數(shù)控機床主軸靜態(tài)和動態(tài)剛度是決定加工質(zhì)量和切削效率的重要因素，也很大程度上影響機床的壽命，因此在主軸的加工設(shè)計中占據(jù)重要的地位。數(shù)控機床主軸系統(tǒng)的動態(tài)特性直接影響著機床的加工精度、加工效率。介紹了表征主軸系統(tǒng)動力學(xué)特性的參數(shù)，主要有靜剛度、動剛度、極限切削寬度、固有頻率及振型、阻尼特性和動響應(yīng)。指出了主軸系統(tǒng)結(jié)合部的動力學(xué)建模與參數(shù)辨識是研究主軸系統(tǒng)動態(tài)特性的關(guān)鍵問題。關(guān)鍵詞: 主軸系統(tǒng)。 分析方法。 Dynamics。 CNC machine tool目錄摘 要 IIIAbstract IV第1章 緒論 6 有限元在機床主軸領(lǐng)域的應(yīng)用 6 機床主軸的發(fā)展方向 7 8 10第2章 軸的設(shè)計計算 11 11 12 15 17 本章小結(jié) 19第3章 數(shù)控機床主軸三維設(shè)計 20 20 20 20 22 22第4章 數(shù)控機床主軸的有限元分析 23 23 23 ANSYS分析的后處理 29 36結(jié)論 37致謝 38參考文獻 39碩士畢業(yè)設(shè)計第1章 緒論 課題研究的目的和意義主軸是機床的重要組成之一，機床在加工過程中，主軸對于加工精度的影響很大，長期以來，人們對主軸進行了廣泛的研究，它的性能對整機性能有很大的影響。當(dāng)主軸做回轉(zhuǎn)運動時，線速度為零的點的連線稱為主軸的回轉(zhuǎn)中心線。實際上，由于主軸組件中各種因素的影響，回轉(zhuǎn)中心線的空間位置每一瞬間都是變化的，這些瞬時回轉(zhuǎn)中心線的平均空間位置成為理想回轉(zhuǎn)中心線。純徑向誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨存在。由于主軸的回轉(zhuǎn)誤差一般都是一個空間旋轉(zhuǎn)矢量，它并不是所有的情況下都表示為被加工工件所得到的加工形狀。通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移時，在位移方向上所施加的作用力大小來表示。主軸組件的剛度不足，在切削力及其它力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質(zhì)量，還會破壞齒輪、軸承的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。(3)抗振性主軸組件的抗振興是指切削加工時，主軸保持平穩(wěn)地運行而不發(fā)生振動的能力。提高主軸抗振興必須提高主軸組件的靜剛度，采用較大阻尼比的前軸承，以及在必要時安裝阻尼器。機床產(chǎn)品不斷的向高速、高精等領(lǐng)域發(fā)展，振動和噪聲日益嚴(yán)重，零件的加工精度與主軸的動態(tài)性能、靜態(tài)