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随着科学技术和工业生产的迅速发展,在产品的开发中,各种新型材料和加工方法的使用越来越广泛,振动切削技术在此背景下应运而生。针对振动切削加工设备的现实需求,将激振装置与机床主轴融合为一体是非常有意义的事情。振动切削机床的主轴受到振动力的作用,使得滚动轴承在外部振动的工况下受到更加突出的交变应力,其寿命会大幅度降低,而且当主轴直径小于60mm时,为保证切削速度必须提高主轴的转速,这也增加了对轴承的消耗;传统的液压激振装置受到伺服阀频宽限制,很难达到较高的频率。因此,研究一种适应并能够高频振动的高转速主轴,并应用于振动切削中,具有非常重要的研究价值。本文设计一种小型动静压振动主轴,其采用具有螺旋型油腔结构的动静压轴承为支撑,并采用双自由度阀(2D激振阀)作为动静压主轴振动的控制元件,提高了液压振动装置的激振频率,利用2D激振阀控制油液交替进出液压执行机构(小型动静压主轴),从而驱动主轴作轴向往复运动。论文的主要工作和成果如下:(1)小型动静压振动主轴的研制。介绍振动主轴的结构和工作原理,详细阐述了2D激振阀和动静压主轴的结构组成和工作原理。然后着重介绍了动静压轴承的结构设计,包括动静压轴承的设计计算,主轴材料的选用,以及主轴电机的选用。(2)小型动静压振动主轴数学模型的建立。在经典液压方程基础上,建立主轴激振数学模型;基于经典静压、动压轴承理论,建立了该动静压轴承的油膜压力方程以及承载力方程。(3)动静压轴承的有限元仿真分析。采用ANSYS Workbench中的Fluent模块对动静压轴承的油膜进行仿真计算,分析仿真参数变化对油膜的压力分布及承载力大小的影响。(4)小型动静压振动主轴的实验研究。搭建实验平台,采集激振频率20Hz-800Hz之间,振动腔的压力、主轴振动位移、主轴振动的加速度、泄漏流量和主轴旋转径向位移,并对其进行分析;然后测试不同主轴旋转速度、动静压轴承供油压力对主轴径向位移的影响,分析主轴的回转精度。