基于ANSYS的主轴静动态特性有限元分析开题报告

1. 研究目的与意义

一、研究目的：

以htc3250μn精密数控车床和车削中心为研究对象，以提高主轴的系统性能为目的，使用ansys有限元模型对主轴进行动静态分析。研究主轴在工作中的变形及其变化规律。

二、研究意义：

2. 国内外研究现状分析

对于机床主轴的研究，一直在随着时代而发展。在上世纪60年代以前，国内外大多采用经验类比法进行主轴结构及动力学特性的设计。60年代初,开始出现最佳支承跨距的计算，虽然使得主轴结构设计有了很大的改进，但是计算方法和计算手段的限制，仍旧十分繁琐。到20世纪末，随着计算机技术的发展，各种计算机方法的相继问世，如古典结构分析法、传递矩阵法、有限差分法、有限单元法等促使人们单元的动力学特性研究进入了一新的阶段。到了21新世纪，在2000年的时候，北京理工大学的刘素华利用有限元分析软件ALGORFEAS对电主轴的动静态特性进行了分析。2001年，浙江大学的蒋兴奇在考虑轴承载荷和变形的非线性特性及摩擦热的影响的情况下，建立了主轴变形和固有频率的计算方法。同年，杨曼云等利用MSC.Nastran软件对TH6350卧式加工中心的主轴系统进行了静、动态特性分析。武汉理工大学的杨光等利用传递矩阵法对电主轴系统进行了动力学特性分析。2003年，无锡机床股份有限公司的蔡英等基于iRccatit传递矩阵法对MKZ12oA型内圆磨床的高速主轴系统进行了动力学特性分析，可以说对于主轴的研究迈向了一个新的纪元。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容：

本次课题的研究内容主要是以htc3250μn精密数控车床和车削中心为依托，以实现主轴高速，高精度加工，利用ansys对机床主轴东静态特性进行有限元分析。首先根据机床主轴材质进行一系列的参数设定，根据在实际工作中的高速加工情况，设定约束条件，进而生成基础模型，合理划分网络。施加工作需求载荷，进行静力分析，疲劳分析，模态分析，对比结果，找出不足，提出优化方案。

二、研究计划：

4. 研究创新点

本课题是采用一款应用广泛的ANSYS软件来分析高速主轴的动静态特性。主要是利用有限元法将所机床主轴转化成一个由节点和元素组成有限元系统，以取代原有的机床主轴，将这种虚拟的有限元系统转化成一种数学模式，并根据这种数学模式进行求解分析，且通过节点、元素可以把结果更为全面的表现出来。利用这种计算机软件仿真形式进行分析，相比较传统的方法，化繁为简，高效便捷。并且有针对性的以HTC3250μn精密数控车床和车削中心主轴为研究对象，更具实用性，切合当前智能制造的研究方面。