机床动力学特性研究
基于SAMCEF平台的机床整机动态特性分析
基于SAMCEF平台的机床整机动态特性分析机床的动态性能决定了机床的加工能力。
为分析优化机床的动态特性，研发人员在SAMCEF平台下，建立了机床的动力学模型，对该模型进行模态分析，同时采用LMS设备对该机床进行模态测试。
对比发现有限元计算振型与实验基本一致，计算得到的固有频率与实验得到的频率误差在16%之内，验证了该模型的可靠性。
利用该有限元模型，把所有部件作为柔性体建立动力学模型，进行多体动力学分析，研究载荷作用下导向部件及结构部件的动态应力变化情况，分析结果为机床优化设计提供方向。
机床作为生产的重要工具和设备，也被称为工作母机，其动态性能与其加工性能紧密相关，并直接影响所加工零件的精度。
随着现代设计方法的广泛运用，对机床进行动态特性分析，用动态设计取代静态设计已成为机床设计发展的必然趋势。
在设计中，仅对机床部件进行动态分析无法全面反映机床的整体性能。
因此，要对机床性能进行准确的预测，必须对机床整机进行动力学分析。
伴随着计算机计算速度的飞速提升，有限元分析成为分析计算复杂结构的一种极为有效的数值计算方法，为机床整机的振动模态理论分析提供了有力的工具。
本文利用SAMCEF动力学仿真平台和模态实验相结合的方式，对机床进行有限元计算和模态实验分析，为新产品研发设计提供了参考。
一、模态分析的基本理论振动现象是机械结构经常需要面对的问题之一。
由于振动会造成结构的共振或疲劳，从而破坏结构，所以必须通过模态分析了解模型的各阶固有频率和振型，避免在实际工况中因共振因素造成结构的损坏。
模态分析可以用来确定模型或结构的振动特性，对复杂结构进行精确的模态分析，将为评价现有结构的动态特性，诊断及预报结构系统的故障，新产品动态性能的预估及优化设计提供科学的依据。
三、机床模态实验本次试验是与LMS公司中国区技术支持工程师共同合作完成，针对VMC0540d立式加工中心进行模态实验，确定该机床的结构动力学参数，如图4所示。
同时，此次试验采用了LMS提供的测试设备及相应的分析软件：LMS SC310前端、PCB 333B30单向加速度计、激振器及功率放大器（3台）以及LMS Test Lab 9B模态测试分析软件等。
机床主轴系统的动态特性研究
机床主轴系统的动态特性研究引言：机床作为制造业中的重要设备，起着关键的作用。
而机床的核心部件之一，主轴系统，直接影响着机床的性能和精度。
因此，研究机床主轴系统的动态特性，对于优化机床设计和提高加工效率具有重要意义。
一、机床主轴系统简介机床主轴系统是机床的核心部件之一，主要由电机、轴承、刚性连接件等组成。
它承载着传递动力和负载的功能，同时具备高速运转和精确控制的要求。
二、机床主轴系统的动态特性1. 动态刚性机床主轴系统的动态刚性是指在外界作用下，主轴系统的变形程度。
它直接影响着机床的切削精度和表面质量。
动态刚性的研究中，需要考虑轴承、刚性连接件的刚性和主轴的轻负载刚度。
2. 动态特征频率机床主轴系统具有多个共振频率，它们对应着系统的固有振动频率。
在机床的实际工作中，共振频率的发生会导致机床的振动加剧，甚至发生共振破坏。
因此，研究机床主轴系统的动态特征频率，是保证机床运行安全和精度的重要手段。
3. 动态不平衡机床主轴系统在高速运转时，常常会出现动态不平衡现象。
不平衡会导致系统振动加剧，降低机床的加工精度和表面质量。
因此，研究机床主轴系统的动态不平衡特性，有助于提高机床的稳定性和加工质量。
三、机床主轴系统动态特性的研究方法1. 实验方法实验方法是研究机床主轴系统动态特性的常用手段。
通过在实验台上设置传感器，测量主轴系统的振动和共振频率。
同时，通过调整传动系统的参数，得到不同工况下的动态特性参数。
2. 数值模拟方法数值模拟方法是基于有限元理论和计算流体力学理论，对机床主轴系统进行模拟和分析。
通过建立数学模型，求解主轴系统的振动方程和流体流动方程，得到系统的动态特性。
3. 优化设计方法优化设计方法是通过改变机床主轴系统的结构参数，以优化系统的动态特性。
通过优化设计，可以提高系统的刚性、降低共振频率、减小不平衡量等，从而提高机床的性能和精度。
四、机床主轴系统动态特性研究的应用和前景1. 应用研究机床主轴系统的动态特性对于优化机床设计、提高加工效率和质量具有重要意义。
车床动力学特性分析和研究
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由本人承担。
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查 阅和借阅。 本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 本学位论文属于
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硕士学位论文
第一章 绪
，１ ．课题概述
论
Ｌ Ｉ课题来源和背 Ｌ 景
本课题来源于天水星火机床有限责任公司委托兰州理工大学开发、 设计一种具有数 控机床的基本功能、便于操作、免学习型的卧式车床。 普通车床 ｌ０Ｅ 邝６ｌ０ 是一种市场占有率很大的机床，但随着近年来现代加工工艺对 机床精度进一步提高的 要求， 此类型车床己 显得无法满足制造业飞速发展的要求。 虽然 已经有越来越多的数控车床投入生产使用，但是价格的原因制约了数控车床的广泛使 用：同时由于数控技术还处在发展阶段，其智能化水平还没达到完全替代人的程度，因 此， 在今后一个比较长的时期内普通车床在数量上依然会占有绝对优势。 所以有必要研 制一种新型数普兼容车床， 集合两类车床优点兼有普通车床的操作方便、 价格便宜和数 控车床精度高、智能化的优点。以 期更加符合用户的需求。
CAE-机床动力学分析
• 主轴系统的模态、谐波响应及床身静力分析结果如下所示
5
一阶模态
6
二阶模态
7
三阶模态
8
四阶模态
9
五阶模态
10
六阶模态
11
谐波响应结果
12
床身位移
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结果分析
• 通过模态分析发现，主轴本身频率不是机床在6000转/ 分钟下发生震动的原因，但轴承刚度对主轴的频率有 较大的影响，这表明调整轴承刚度可以改变系统的固 有频率。由谐波响应的结果发现在交变载荷作用下， 主轴在 50赫兹下位移响应较大。
2
主轴有限元模型
3
床身模型
4
分析思路
• 机床主轴的固有频率直接关系到系统的动力学性能，而如何正确模拟主轴的支 撑轴承刚度又影响到计算结果的精度。为此用APDL参数化语言在轴承支撑处沿 圆周方向生成一系列弹簧单元，以模拟不同弹簧刚度对主轴频率的影响。
• 主轴系统在工作时受到交变载荷的作用，为此对其作一定性谐波分析，以观察 其在不同转速下的响应。
机床动力学
1
问题描述
• 云南某机床厂制造的机床在转速达6000转/分钟时， 开始出现较大震动，为此云南机械设计研究院希望通 过在对ANSYS的熟悉过程中，从动力学方面对机床 主轴系统作一分析，为今后解决此类问题找一条思路 。另外对机床的床身作一静力学分析，以考察床身在 一定切削力作用下的刚度。
• 机床模型在PTC中建立，通过ANSYS直接几何接口 输入，然后在ANSYS中划分网格。主轴及床身的有 限元模型如下：
• 通过对床身的静力学分析发现，在工作载荷作用下， 床身最大挠度为0.025毫米。床身刚度足够。Fra bibliotek14结论
数控机床主轴系统动力学特性分析
数控机床主轴系统动力学特性分析摘要：数控机床主轴系统的动力学特性直接影响着机床的加工精度、加工效率。
文章在总结前人研究成果的基础上，对数控机床主轴系统动力学分析方法进行了综述研究。
介绍了表征主轴系统动力学特性的参数，主要有静刚度、动刚度、极限切削宽度、固有频率及振型、阻尼特性和动响应。
对现有的关于主轴系统动力学特性分析方法进行了归纳与总结，主要包括有限元法、传递矩阵法、阻抗耦合法、实验法等。
关键词：主轴系统动力学分析方法数控机引言数控机床主轴系统包含主轴、轴承、刀柄、刀具（或工件）等零部件，是数控机床的重要子系统。
主轴系统的动力学特性，直接影响工件的加工精度、表面粗糙度和生产率，因而围绕主轴系统的动力学设计与分析，受到了企业界及学者的广泛关注。
特别地，近年来以高速加工为特点的高档数控机床需求量与日俱增，因而主轴系统的动态设计就显得更加重要了，良好的主轴系统动力学性能主要体现在高刚度、振动小、变形小、噪声低，即具有优越的抵抗受迫振动和自激振动的能力。
目前，我国国产的高档数控机床的总体性能与发达国家相比还有一定的差距。
其中主轴系统动力学性能差是一个重要的原因，因而，如何提高主轴部件的动态性能，就成了机床制造业中的一个重要研究问题。
一、动力学特性的关键问题及未来的研究趋势表征主轴系统动力学特性的参数主轴系统的动力学特性是一个广义的概念，泛指与主轴系统抗振性、稳定性相关的所有性能指标。
二、主轴系统动力学特性的分析方法主轴系统动力学分析的主要内容创建主轴系统的动力学模型；分析确定表征主轴系统动力学性能的各种参数；对主轴系统动力学性能进行评价与预估；设计调整影响主轴系统动力学性能的各种要素，即实施优化设计。
长期以来，学者们在不断探索与实践中，围绕数控机床的主轴系统，提出了多种动力学分析方法。
主要包括有限元法、传递矩阵法、阻抗耦合法、实验分析法等。
2.1主轴系统动力学特性的有限元分析法利用有限元分析法可以对主轴系统进行静力学分析获取静刚度，动力学分析获得固有频率、动响应以及实施优化设计。
机械设备的动态力学特性研究与分析
机械设备的动态力学特性研究与分析引言：机械设备的动态力学特性是评估其工作性能和可靠性的关键因素之一。
通过对机械设备的动态力学特性进行研究和分析，可以帮助我们优化设计、改进产品，从而提高机械设备的工作效率和使用寿命。
一、动态力学特性的概念与意义动态力学特性是指机械设备在工作过程中受到的外部力和自身结构的影响下，所表现出的力学特性。
它包括了振动频率、振幅、位移、速度、加速度等方面的参数。
了解和分析机械设备的动态力学特性可以帮助我们更好地理解其工作原理和运行状态，从而为优化设计和故障排除提供依据。
二、动态力学特性的研究方法1. 数学建模方法数学建模方法是研究机械设备动态力学特性的一种常用方法。
通过建立数学模型，可以模拟和预测机械设备在不同工作条件下的动态响应。
以某型号汽车发动机为例，可以建立数学模型来研究其在不同转速下的振动特性，并通过仿真和实验验证来评估性能和确定优化方案。
2. 实验测量方法实验测量方法是研究机械设备动态力学特性的重要手段之一。
通过采集机械设备在工作过程中的振动信号和力信号，可以对其动态力学特性进行分析和评估。
例如，对于一台工业风机，可以使用振动传感器和力传感器来监测其振动和受力情况，通过信号处理和数据分析来研究其动态力学特性。
三、动态力学特性的影响因素机械设备的动态力学特性受到多种因素的影响，下面将介绍其中几个重要的方面。
1. 结构特性机械设备的结构特性直接影响其动态力学特性。
结构的刚度、质量分布、支撑方式等都会对机械设备的振动和动态响应产生影响。
针对不同结构特点，可以通过优化设计和结构改进来提高机械设备的动态力学性能。
2. 外部力外部力对机械设备的动态力学特性有较大的影响。
例如，环境温度、湿度、电磁场等外部因素都会导致机械设备的振动和变形，从而影响其工作性能。
因此，合理控制和补偿外部力对机械设备的影响是提高其动态力学性能的重要手段。
3. 工作条件机械设备在不同工作条件下其动态力学特性可能会发生变化。
机械系统中的动力学特性研究与仿真
机械系统中的动力学特性研究与仿真一、引言机械系统的动力学特性是研究物体在力的作用下如何运动的学科。
它广泛应用于机械工程、航空航天、汽车工程等领域。
本文将讨论机械系统动力学特性研究的意义、方法和仿真技术的应用。
二、动力学特性的意义研究机械系统的动力学特性有助于深入了解机械系统的运动规律和力学特性，为工程设计和优化提供理论支持。
通过分析机械系统的运动过程和受力情况，可以确定合理的设计参数和工作条件，提高系统性能和效率。
三、动力学特性研究的方法1. 理论分析法理论分析法是通过建立机械系统的数学模型，运用力学原理和方程进行分析求解。
这种方法适用于简单结构和受力情况规律明确的机械系统。
通过分析数学模型的解，可以得到机械系统在不同工况下的运动规律和受力情况。
2. 实验测试法实验测试法是通过搭建实验装置，测量机械系统在不同工况下的位移、速度、加速度等参数。
这种方法适用于复杂结构和受力情况复杂的机械系统。
通过实验测试，可以获取真实的系统响应数据，从而验证理论分析结果的准确性，并对系统进行优化改进。
3. 数值仿真法数值仿真法是通过计算机建立机械系统的数学模型，并利用数值计算方法模拟系统的运动过程和受力情况。
这种方法适用于复杂结构和受力情况无法准确求解的机械系统。
通过数值仿真，可以预测机械系统的运动规律和受力情况，为系统的设计和优化提供参考。
四、仿真技术在动力学特性研究中的应用1. 多体动力学仿真多体动力学仿真是一种基于机械系统的多体动力学理论和数值计算方法，对复杂结构的机械系统进行运动和力学分析的技术。
它可以模拟系统的运动过程和受力情况，预测系统的运动特性和力学性能。
多体动力学仿真在航空航天、汽车工程等领域广泛应用，为设计、优化和故障诊断提供了准确的模拟和分析工具。
2. 有限元分析有限元分析是一种通过将结构离散化为有限数量的元素，并利用数值方法进行模拟和计算的技术。
它可以分析结构的应力、位移、振动等特性，并预测结构的动态响应和破坏。
数控机床主轴系统动力学特性分析方法研究
等 。指 出 了主 轴 系统结 合部 的动 力 学建模 与 参数 辨 识 是研 究 主轴 系统 动 力 学特 性 的 关键 问题 。 最后 ，
简要 论述 了主 轴 系统 动 力 学研 究 的发展 趋 势 ， 即未 来应从 主 轴 系统 的精 准 建模 、 力 学综 合优 化 和 动 态 动
测试及 分析 等 方面进 行 深入研 究 。 关 键词 ： 主轴 系统 ； 力 学 ； 动 分析 方 法 ； 控机床 数 中图分 类号 ： Ｇ ０ ．４； Ｈ ｌ Ｔ ５２ １ Ｔ １３ 文 献标 识码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎａｙ ｉ ｅ ｈ ｄ ｏ ｓａ ｃ ｎ Ａ ｌｓｓ Ｍ ｔ ｏ ｆＤｙｎａ ｉ ｈ ａ ｔ ｒｓｉ ｓ ｆ ｒ Ｓ ｎ ｅ Ｓｙ ｔ ｍ ｆ ＮＣ ａ ｈ ｎｅ Ｔｏ ｌ ｍ ｃ Ｃ ａｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｐｉ ｄｌ ｓｅ ｏ Ｍ ｃ ｉ ｏ
ｃ ａｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ＆ Ａ ｔｍ ｔ ｎ Ｎ ｒ ｅｓ ｒ ｎｖｒ ｔ， ｈｎ ａ ｇ１ Ｃ ｉａ ｈ ｎｃ ｇ ｅｉ ａＥ ｎ ｎ ｕｏ ａｉ ， ｏｔ ａｔ ｎＵ ｉ ｓ ｙ Ｓ ｅｙ ｎ １８ ｈｎ ） ｏ ｈ ｅ ｅｉ １ ０ ９，
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机床动力学特性研究摘要介绍机床主轴系统动力学和基于非线性的数控机床结合部动力学特性的研究进展以及基于空间统计学的机床动力学特性。
主轴系统的建模、动态特性的研究方法、轴承参数及加工条件等多种因素对机床主轴动力学特性的影响方面作了系统阐述,简要介绍主轴系统的优化设计方法以及结构改进。
由于结合部存在着变刚度、变阻尼、迟滞等非线性行为，因此文章指出只有从非线性动力学角度研究结合部，才能适应研发高档数控机床的需要。
并明确了从非线性角度研究结合部的主要研究内容和可以采用的研究方法。
abstractThis paper introduces the dynamics of machine tool spindle system and the dynamic characteristics of CNC machine tool joints based on nonlinearity, and the dynamic characteristics of machine tools based on spatial statistics. The main shaft system modeling, the dynamic characteristic research method, the bearing parameter and the processing condition and so on many kinds of factors to the machine tool spindle dynamics characteristic aspect has made the system elaboration, briefly introduced the spindle system optimization design method as well as the structure improvement. Due to the non-linear behaviors such as variable stiffness, variable damping and hysteresis in the joint, it is pointed out that only by studying the joint part from the non-linear dynamics, can we meet the needs of high-end CNC machine tools. And the main research contents and the research methods that can be used are studied from the non-linear angle.前言：众所周知，在机床加工过程中，振动的危害极大，尤其对于超精密机床。
使用金刚石刀具作超精密切削时，要求机床工作极其平稳，振动极小，否则很难保证较高的加工精度和超光滑的表面质量。
因此，对机床的动力学分析就成为超精密加工中，保障加工质量的关键技术之一。
通过查阅大量的资料文献发现，目前国内外对机床的主轴、导轨等单个零件的动力学分析有很多，但是对机床整机的动力学研究就相对少很多。
有介绍机床整机的动力学分析的也是大概笼统的介绍了下，很少有很详细全面的研究。
对于这种情况大致了解了到是因为对机床整机进行动力学分析，因为机床本身的体积很大，很难进行有效的激振，需要考虑的因素较多。
例如：机床整机不是一个单一的零件，做动力学分析难度较大；机床整机的体积较大，外界环境的干扰较大；所以做机床整机的动力学分析，想要得到有效的动力学数据，必须合理的设计实验步骤和实验平台。
机床的加工性能与其动力学特性非常密切，其动态性能（振动、噪声及稳定性等）是影响其工作性能及品质质量最重要的性能指标。
随着机床向高精度、高表面质量和高生产率方向发展，关于机床的振动问题，近年来备受关注。
其加工精度很大程度上取决于加工过程中机床的振动，振动的产生不仅制约了数控机床的生产效率，而且还会在加工工件的表面留下波纹，这大大影响了机床加工精度。
因此，对机床的动力学研究一直以来都是一个重要的课题。
我国及世界其他国家都在竞相发展以高速、高精、高效为主要特征的超精密机床，对这类机床进行动力学优化就显得更加重要。
对于高速精密机床而言，进行机床动力学特性分析，了解机床结构本身具有的刚度特性即机床的固有频率和主振型，将可以避免在使用中因振动造成不必要的损失。
一．机床主轴系统动力学1.动力学分析方法1.1有限元法有限元分析：利用有限元分析法可以对主轴系统进行静力学分析获取静刚度,动力学分析获得固有频率、动响应以及实施优化设计。
在主轴系统动力学分析研究中,有限元法是最常用的方法。
例如,用梁单元对两种主轴系统进行了有限元法建模,分析评价了主轴系统的静力学及动力学特性,并基于有限元法提出一套设计主轴系统的应用准则。
表1：有限元分析基本流程1.2传递矩阵法传递矩阵法定义：拓展传递矩阵法把各个元件进行统一的定义与建模，即将元件模型两端的状态变量进行统一规范，其中元件问的状态矢量维数均为12X1，包括6个位置矢量与6个力矢量，可以描述系统中所有刚/柔体空问6个方向上的动态特性。
元件的数学模型以一个或多个矩阵的形式给出。
在进行机械系统的整体建模时，将各个元件的数学模型以一定的方式进行整合，即可很方便获得机械系统以高阶矩阵描述的动力学模型，最后可以根据机械系统的边界条件求解系统的动力学特性，进而可以方便的对机械系统进行动力学优化及动态设计。
传递矩阵法建模思想：拓展传递矩阵法主要将经典传递矩阵法中的元件进行拓展，创建适合于现代数控机床动力学建模的主要元素，包括空问振动刚体元件、柔体元件和结合面元件。
其中柔体元件包括三维Timoshenko梁元件和有限元白由度缩减元件。
传递矩阵法的优点：(1)是一种适合数控机床机械结构整机建模的拓展传递矩阵法，应用该方法可以很方便地以矩阵的形式推导整机的数学模型，并最终得到一个用高维矩阵表示的整机模型，求解该高维矩阵能够方便地得到整机的动态特性。
(2)解决了数控机床中柔性零件与刚性零件祸合建模的难点，用白由度缩减模型描述的柔性零件和用三维Timoshenko梁模型表述的刀具零件与刚体元件和结合面元件的模型具有统一的格式，方便整机的刚柔祸合建模。
(3)用拓展传递矩阵法所建立的机械系统模型可描述高性能运动系统的宽频多模态运动祸合特性，从而为此类系统的优化设计提供理论指导和数学依据。
(4)从一种直线电动机驱动进给功能部件的动力学建模与分析实例可以看出该方法具有一定的工程应用价值，可以推广用于其他高动态机械系统的建模与分析。
(5)与实验结果相比较,传递矩阵法具有较高的计算精度,可用来分析主轴、轴承参数对主轴固有频率的影响。
还避免了有限元法计算速度慢,存储空间大等缺陷。
1.3轴系统动特性的阻抗耦合子结构分析法以主轴-刀柄-刀具组成的装配体为研究对象,将主轴系统分为若干子结构;每个子结构都过有限元法或相关梁理论,求出子结构端点的频响函数;利用平衡及相容性条件,将各子结构进行耦合,最终建立起整个装配体的频响函数矩阵。
1.4主轴系统动特性的实验分析法主轴系统动力学特性分析研究,离不开实验技术的支持。
对主轴系统动力学特性的实验可参照图所示的测试流程来进行。
测试的内容,通常包括主轴系统动静刚度、端点频响、固有特性、阻尼系数以及动响应等。
1.5集中参数法集中参数法非常灵活,在耦合系统建模中,能考虑到各种非线性因素的影响。
将主轴系统简化为如图3所示相互作用的多刚体系统,再把大的质量离散,生成了如图4所示的集中参数模型,能很好地体现主轴-轴承多自由度系统的动力耦合特性。
2.主轴系统动态特性的影响因素2.1轴承预载轴承预载是主轴系统中非常重要的设计参数，总的刚度将取决于轴承预紧及回转效应的共同作用,且在高转速下,由于轴承发热量增大,使得预紧力增大很多,主轴的软化效应可以忽略不计。
2.2轴承类型及安装陶瓷轴承比钢质滚动轴承能提供更高的刚度,并能减少热膨胀带来的危险;在钢质轴承滚道表面涂上涂层材料,并进行低温退火处理,可有效增加轴承的硬度,减少轴承磨损。
与滚子轴承相比,空气轴承等非接触式轴承在高速下温升较慢,但低阶固有频率较低,非稳定性范围较大,转速对动态非稳定性的影响非常剧烈。
机床主轴系统的轴承安装分为正装和反装两种,正装比反装具有更高的第一阶固有频率、更高的系统刚度以及更小的变形量。
2.3装配结合面主轴系统中,结合面常影响到切削加工性能,特别是主轴与刀具的结合面,在多数情况下,有可能成为机床切削系统中最薄弱的环节磨床主轴与磨轮之间的螺栓预紧力和圆锥预紧力对系统动态特性的影响非常显著,对主轴固有频率最大的改变约为60%,对于不同型号的磨床主轴组件,圆锥结合力对其模态的影响是不同的(如图5所示);主轴系统拉杆力的增大会提高结合面刚度,同时也会减小其阻尼,而增大的拉杆力是否有利于提高主轴振动的稳定性,取决于结合面刚度的增大是否超过阻尼的减小。
2.4加工过程磨削加工中,若磨轮磨损面积增加,主轴振动幅度将增大,并存在一个磨损值上限,如果超过上限值,主轴振动幅度激增；磨床砂轮悬伸长度的增加会使得主轴前三阶临界转速大幅下降,若砂轮质量增大,第一阶临界转速大幅降低,后两阶临界转速呈小幅减小趋势；当转速提高时,陀螺项在转动系统的运动方程中作为一个负阻尼效应,砂轮的陀螺力矩对磨床主轴系统的影响则表现为:正进动提高临界转速,反进动则降低临界转速随着频率的提高,其影响随之增大。
3.主轴系统的优化方法及结构改进3.1优化方法逆摄动法可使设计变量的复杂隐函数转化为简单显式关系；遗传算法很少收敛到局部极值；结构参数(网络输人)与动态特性参数(网络输出)之间的BP神经网络模型计算效率较高；用神经网络作结构近似分析、遗传算法求解优化数学模型，将神经网络与遗传算法相结合,可解决遗传算法能获全局优解与大量结构重分析之间的矛盾；采用“卸积木式”力学模型及拟静力学模型，建立主轴-轴承刚度矩阵,可通过数学变换减少计算量。
3.2优化目标空气-油混合润滑的超高速磨床主轴,润滑系统能保证在超高速运行的整个轴承滚动体区域都有润滑油膜覆盖,并使得接触区域滚动体产生的热量能很快散发出去;在原有滚动轴承的外围,设计了液体静压轴承,在增加主轴系统的阻尼,提高切削稳定性的同时,也能保证其高速切削能力;在两种主轴系统上分别安装附加有紊流调节系统和层流调节系统的高刚度空气轴承,在不拆卸轴承的情况下即可改变系统刚度;利用影响系数法为高速主轴设计了主动平衡装置;针对砂轮偏心引起主轴系统强迫振动,动力减振器也可有效减小主轴末端振动幅值。