赵月娥, 文怀兴

(1.陕西工业职业技术学院机械工程学院， 陕西 咸阳 712000；2.陕西科技大学机电工程学院， 陕西 西安 710021)

0 引 言

现代机床不断向高速度、 高精度和高刚度的方向发展，其结构日趋复杂，对其工作性能的要求也越来越高.而主轴系统是机床的关键部件，既要求高精度，又要求高刚度.主轴的前端部位安装工件或刀具直接参与切削加工，它的性能在整机中是举足轻重的，直接影响工件的加工精度，尤其是端点动柔度和低阶固有频率对机床的动态性能有很大影响.采用传统的公式法、 能量法和当量直径法来设计和校核轴的刚度、 扭转变形与弯曲变形时一般都能满足工程上的精度要求，但在实际中其应用都受到了一定的限制，原因在于这些方法计算都较为繁琐，设计周期长，工作量非常大[1]，很难准确反映机床切削条件下的工况.

因此，在一定的空间结构内，设计出既满足主轴的静态特性又满足动态特性要求的机床主轴系统，一直是机床设计的难题之一.采用有限元软件，可为机床主轴系统的设计提供有效的方法.利用ANSYS软件，不但可计算主轴的刚度和变形，而且可计算主轴系统的动态特性，为主轴的结构优化和性能的提高提供依据.

1 建立车床主轴结构的有限元模型

在有限元建模中为简化模型通常采用一些单元来模拟实际结构，但机床结构十分复杂而难以描述，所以必须选用合理的单元进行合理的搭配以尽量逼……