【摘要】：在當(dāng)代高速制造加工技術(shù)不斷發(fā)展的今天,較高的進(jìn)給、切削速度以及高加工精度成為了制造業(yè)二次革命性飛躍的重要因素,高速加工技術(shù)已經(jīng)成為世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的趨勢(shì)。電主軸作為現(xiàn)代高速加工中心的主要主軸形式,其具有使用壽命較長(zhǎng)、回轉(zhuǎn)精度較高、振動(dòng)和噪音小、摩擦功耗小等等特點(diǎn)。本文的主要研究?jī)?nèi)容是對(duì)永磁同步電主軸轉(zhuǎn)子進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算以及不平衡響應(yīng)分析,計(jì)算出永磁同步電主軸存在動(dòng)態(tài)偏心時(shí)的不平衡磁拉力,進(jìn)而考慮不平衡磁拉力對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特性的影響。在進(jìn)行永磁同步電主軸轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)特性分析時(shí),首先計(jì)算其臨界轉(zhuǎn)速,采用質(zhì)量集中法將轉(zhuǎn)子離散化,建立計(jì)算模型,利用VB編程計(jì)算轉(zhuǎn)子相關(guān)的參數(shù),添加時(shí)間因子t建立傳遞矩陣,借助于雙重步QR求解方式,求出轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速繪制坎貝爾圖,除此以外使用ANSYS傳遞矩陣法進(jìn)行軸系臨界轉(zhuǎn)速分析計(jì)算,將兩次計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證結(jié)果的正確性。其次模擬轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度在一階、二階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振型,直觀的分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度在臨界轉(zhuǎn)速附近時(shí),各個(gè)質(zhì)量點(diǎn)的振動(dòng)情況,作為后續(xù)不平衡響應(yīng)分析的基礎(chǔ)。最后計(jì)算軸承剛度對(duì)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響,得出規(guī)律,為永磁同步電主軸工作狀態(tài)下軸承剛度的選擇提供借鑒。在進(jìn)行不平衡響應(yīng)分析時(shí),針對(duì)振動(dòng)幅度較大的質(zhì)量點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化分析,分別在轉(zhuǎn)子不同位置附加質(zhì)量偏心,得到轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的不平衡響應(yīng),直觀的分析質(zhì)量偏心對(duì)電主軸響應(yīng)造成的影響。在實(shí)際工作過(guò)程當(dāng)中,轉(zhuǎn)子在加工或是裝配的過(guò)程當(dāng)中一定會(huì)存在誤差,當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值時(shí)渦動(dòng)效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子存在偏心。永磁同步電主軸會(huì)由于存在偏心進(jìn)而使得電磁力的密度分布不均勻,這種徑向力的變化會(huì)產(chǎn)生不平衡磁拉力。這種不平衡磁拉力的作用會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生影響,相當(dāng)于增加了一定的質(zhì)量在轉(zhuǎn)子上。本文在計(jì)算分析時(shí)將不同偏心存在的情況下電磁力計(jì)算出來(lái),同時(shí)觀察不同的不平衡磁拉力對(duì)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)造成的影響。最后借助于對(duì)數(shù)衰減率曲線,對(duì)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性進(jìn)行初步分析。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659
【圖文】：

到如此轉(zhuǎn)速的電主軸[6-8]。隨后，由 Fisher 公司生產(chǎn)主軸，成為當(dāng)中能夠達(dá)到的最大轉(zhuǎn)速。不但能夠提高的速度也被提高將近 10 倍，且從一定程度上減少加工占鰲頭的是瑞士 IBAG 公司，他們公司研制的電主時(shí)，還能夠?qū)⑴ぞ剡_(dá)到 300N.m[10-13]。以上公司生產(chǎn)的電主軸以及數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。不但具有較高的精撐的軸承也采用高剛度高速度的軸承，保證傳遞扭矩到的極限轉(zhuǎn)速也很高。國(guó)家，我們國(guó)家對(duì)永磁同步電主軸的研究起步比較晚也取得了很大的進(jìn)展，但是和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水速我國(guó)技術(shù)研究進(jìn)程，近幾年我國(guó)提出許多有利想法并極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，成立各個(gè)科研技術(shù)小組對(duì)永磁同步和國(guó)外技術(shù)的差距。

圖 2.1 等截面軸段集總質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Fig.2.1 The lumped mass and the moment of inertia of the equal section axis ididddidiipipdpipiiidiiJJjlljllJJjljlmmll31()31()1()121211212121212121 當(dāng)中，mi、Jpi和 Jdi分別代表集中到第 i 個(gè)結(jié)點(diǎn)處的質(zhì)量、極轉(zhuǎn)動(dòng)慣；mi(d)、Jpi(d)和 Jdi(d)是軸上附加在質(zhì)量點(diǎn)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。從下圖某一主軸劃分為截面不同的小軸段，將質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量附加在軸的其中某一個(gè)軸段為 k，它所在的軸段質(zhì)心到主軸左端的距離用 a 來(lái)表μklkμ1l1μslsjpkjdkjp1jd1jpsjdsmjLJpjLJdjL

skpkkkikRkpijlaLaaJ1222（ skpkkkikLikpijlaLaLaJ1222（ sk kdikikRkdijlllaLaaLaaJ13222121 （ kskdikikLikdijlllaLaaLaLaJ 13222121 （對(duì)于節(jié)點(diǎn) i，其集總質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：RiLidiiMMMM1() （RpiLpidpipiJJJJ,1() （RdiLdiddidiJJJJ,1() （

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2775467