主轴箱是卧式镗车床用来连接加工工件、传递能量的部件,是机床最关键的组成部分之一。主轴箱结构与机床整体性能有着密切的关系,直接影响机床的加工精度和稳定性。不合理的主轴箱结构在外载荷作用下,极易发生结构变形,影响加工精度,甚至产生严重的安全性问题。主轴箱设计上的缺陷会使材料利用不合理,造成资源浪费,严重制约了我国高精度机床的发展。本论文课题来源为高精度超重型数控卧式镗车床关键技术的合作研究(项目编号为:2012DFR70840),在此课题研究基础上,针对主轴箱结构分析及优化问题进行了以下研究:为研究主轴箱结构变形分布特性,利用三维建模软件,建立主轴箱的三维实体模型;为达到简化计算的目的对已有主轴箱结构模型进行简化处理;通过对主轴箱结构的受力分析,明确主轴箱所受的边界条件,对主轴箱结构的静力学特性进行分析,提出影响主轴箱位移和应力的结构变量。为进一步了解主轴箱结构在工作时的状态,尤其是动态特性,根据模态理论的数学模型,采用有限元方法对主轴箱做模态分析,主轴箱动态特性变化主要受到低阶模态的影响,分别对主轴箱前6阶固有频率和固有振型进行求解计算;在主轴箱结构模态分析的基础上,明确主轴箱结构的薄弱环节,为主轴箱结构优化设计提供有效依据。为完善主轴箱静态和动态特性,在确保机床加工精度不受影响、同时保证强度刚度满足需求的前提下,采用选型优化方法,以使主轴箱应力达到均匀分布、减小主轴箱变形,增强主轴箱结构的薄弱环节,提高主轴箱低阶固有频率为优化目的,确定需要改进的结构参数,对主轴箱结构进行优化分析。为验证主轴箱优化结果的可靠性,采用模态试验方法,确定锤击法触发、单点激励多点响应的实验方案,对采集的测试信号导入接受装置进行分析,提取可以识别的模态参数,验证优化结果。