本文選題：精密磨床 + 磨削精度��； 參考：《東華大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對(duì)凸輪軸的加工質(zhì)量提出了更高的要求,凸輪軸磨削屬于非圓磨削,不僅加工余量大、精度要求高而且材料比較難磨。因此,凸輪軸磨削技術(shù)在一定程度上制約著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。凸輪軸磨削技術(shù)的關(guān)鍵在于精密磨床,而精密磨床的核心部件是電主軸系統(tǒng),電主軸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能直接決定了凸輪軸的磨削精度,動(dòng)靜壓軸承作為主軸單元的重要支承部件,其油膜溫升引起的主軸單元熱變形很大程度上也影響著主軸回轉(zhuǎn)精度。為了提高磨床的磨削精度、磨削效率和可靠性,本文對(duì)精密磨床電主軸系統(tǒng)做了如下研究:(1)根據(jù)磨床的技術(shù)參數(shù)及工況條件,計(jì)算了磨削的大小,對(duì)電主軸系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算,對(duì)電機(jī)進(jìn)行了選型,確定了主軸單元的外徑、內(nèi)徑、懸伸量以及支承跨距的大小,對(duì)軸承類型進(jìn)行了選擇并計(jì)算了軸承的剛度,分析了電主軸系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理。(2)采用拉格朗日法建立電主軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程,應(yīng)用ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言建立了轉(zhuǎn)子-軸承有限元模型,并對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析,獲取主軸系統(tǒng)前五階固有頻率和模態(tài)振型,計(jì)算了主軸系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速,研究了不同邊界支承對(duì)電主軸系統(tǒng)系統(tǒng)固有頻率的影響。在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了諧響應(yīng)分析,計(jì)算了電主軸系統(tǒng)的動(dòng)剛度,采用三支承結(jié)構(gòu)對(duì)電主軸系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),提高了電主軸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,并總結(jié)了提高電主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的主要措施。(3)采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)電主軸系統(tǒng)的前、后動(dòng)靜壓軸承油膜溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真,獲得了前、后軸承油膜溫度場(chǎng)分布云圖。運(yùn)用Workbench軟件對(duì)主軸單元進(jìn)行了熱變形分析,獲得了主軸單元前端部位的徑向熱變形量,研究了不同轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)主軸前端徑向熱變形的影響規(guī)律。(4)采用錘擊法對(duì)精密磨床電主軸系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析,獲得了主軸系統(tǒng)在單點(diǎn)激勵(lì)下的頻率響應(yīng)函數(shù),獲得了電主軸系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比,驗(yàn)證有限元仿真結(jié)果的正確性。采用紅外測(cè)溫儀測(cè)量了電主軸系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中前、后動(dòng)靜壓軸承實(shí)際溫升,計(jì)算了實(shí)際主軸單元熱變形量的大小,并與理論結(jié)果進(jìn)行比較分析。
[Abstract]:With the development of automobile industry, the machining quality of camshaft is required higher. Camshaft grinding belongs to non-circular grinding, which not only has large machining allowance, but also requires high precision and difficult to grind materials. Therefore, camshaft grinding technology restricts the development of automobile industry to some extent. The key of camshaft grinding technology is precision grinding machine. The key component of precision grinding machine is motorized spindle system. The dynamic performance of motor spindle system directly determines the grinding accuracy of camshaft. The thermal deformation of spindle unit caused by oil film temperature rise also affects the spindle rotation accuracy to a great extent. In order to improve the grinding accuracy, grinding efficiency and reliability of the grinding machine, this paper has done the following research on the motorized spindle system of the precision grinder: (1) according to the technical parameters and operating conditions of the grinding machine, the size of the grinding is calculated. The main structure of the motorized spindle system is designed and calculated, the motor is selected, the outer diameter, inner diameter, overhang and support span of the spindle unit are determined, the bearing type is selected and the bearing stiffness is calculated. The mechanical structure and working principle of the motorized spindle system are analyzed. Lagrangian method is used to establish the differential equation of motion of the motorized spindle system. The finite element model of rotor-bearing is established by using ANSYS parametric design language, and the modal analysis is carried out. The first five natural frequencies and modal modes of the spindle system are obtained. The critical speed of the spindle system is calculated and the influence of different boundary supports on the natural frequency of the motorized spindle system is studied. On the basis of modal analysis, harmonic response analysis is carried out, the dynamic stiffness of motorized spindle system is calculated, and the dynamic performance of motorized spindle system is improved by adopting three-support structure. The main measures to improve the dynamic performance of the motorized spindle system are summarized in this paper. The main measures of improving the dynamic performance of the motorized spindle system are summarized. The simulation of the oil film temperature field of the motor spindle system with the computational fluid dynamics software FLUENT is carried out, and the distribution of the oil film temperature field of the front and rear bearings is obtained. The thermal deformation of the spindle unit is analyzed by using Workbench software, and the radial thermal deformation of the front end of the spindle unit is obtained. In this paper, the influence of different rotation numbers on radial thermal deformation of spindle front end is studied. (4) the experimental modal analysis of motorized spindle system of precision grinder is carried out by hammering method, and the frequency response function of spindle system under single point excitation is obtained. The natural frequency and damping ratio of the motorized spindle system are obtained to verify the correctness of the finite element simulation results. The actual temperature rise of the front and rear dynamic and static bearing during the operation of the motorized spindle system was measured by using the infrared thermometer. The magnitude of the thermal deformation of the actual spindle unit was calculated and compared with the theoretical results.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG580.23

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本文編號(hào)：1889695