飞轮专用铣床主轴箱有限元分析报告.pdf

飞轮专用铣床主轴箱有限元分析报告 编制： 审核： 批准： 2013 年 3 月 4 日 1 问题描述 图1 所示为飞轮专用铣床主轴箱模型，其最大的特点是采用了双主轴结构。 为了验证铣床的抗振性和切削稳定性，需要对关键部件——主轴箱进行模态分析 和谐响应分析。主轴箱受自身重力的影响，会产生一定的应力。为了得到准确的 结果，先进行结构静力学分析，在此基础上进行有预应力的模态分析和谐响应分 析。为保证整体质量矩阵和刚度矩阵，将电机和轴承简化成等质量的质量块，皮 带看作同刚度的弹簧，略去螺栓等零件。 图 1 主轴箱简化模型 1—主轴电机；2—顶板；3—左带轮；4—侧板；5—底板；6—左主轴；7—电机垫板；8—电机 垫块；9—右带轮；10—腹板；11—中板；12—右主轴 2 静力分析 静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的 影响，如结构受随时间变化载荷的情况。结构静力分析是其它分析的基础。 2.1 静力分析基础 由经典力学理论可知，物体的动力学通用方程为 '' ' M x  C x  K x F (t ) (2-1)            M C K x 式中 是质量矩阵； 是阻尼矩阵； 是刚度矩阵； 是结点位移矢量；         1 ' '' 是结点速度矢量； 是结点加速度矢量； F (t ) 是力矢量。 x x       结构静力学分析中，与时间t 相关的量将忽略，于是上式简化为 K x F (2-2)      2.2 材料参数 零件名称 材料名称 Ex ( GPa )  ( kg / m3 ) 主轴电机 45 210 0.31 538 顶板 Q235 210 0.33 7850 腹板 HT300 157 0.27 7400 中板 Q235 210 0.33 7850 底板 Q235 210 0.33 7850 侧板 HT300 157 0.27 7400 电机垫块 Q235 210 0.33 7850 电机垫板 Q235 210