隨著高速加工技術(shù)的不斷發(fā)展,電主軸作為數(shù)控機床及加工中心的核心部件,其對整體機床的性能和質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。而對于水冷式鉆銑用電主軸,其具有高轉(zhuǎn)速,大功率,低扭矩的特點。其利用機床冷卻液進行水冷循環(huán)的方式,可有效的降低電主軸溫度,并且使電主軸結(jié)構(gòu)更加緊湊。論文應(yīng)用Ansys分析技術(shù)對鉆銑加工中心水冷式高速電主軸項目中幾項關(guān)鍵部件進行了設(shè)計對比,包括轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及動平衡計算,電磁部分的分析與對比,旋轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)的對比優(yōu)化。應(yīng)用計算機軟甲soildworks,workbench,maxwell對電主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化,并與傳統(tǒng)計算結(jié)果進行了對比。論文研究內(nèi)容為:（1）電主軸原型結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)計算通過對電主軸的定轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)尺寸及主要參數(shù)的計算及返算,得出了其允許誤差內(nèi)的最優(yōu)解。最終得出了滿足電主軸設(shè)計需求的主要結(jié)構(gòu)尺寸。（2）電磁性能計算及Ansys Maxwell仿真分析通過電磁性能計算,同時利用Ansys Maxwell進行仿真分析及對比。分析結(jié)果得出了,額定工作條件下的同步轉(zhuǎn)速,額定扭矩,效率基本滿足設(shè)計需求。（3）轉(zhuǎn)軸內(nèi)部彈簧拉刀裝置的設(shè)計根據(jù)加工中心的安裝刀柄尺寸及拉刀... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１電主軸的初定結(jié)構(gòu)圖??另：本設(shè)計的計算結(jié)果中，未標注的長度尺寸單位均為ｃｍ

鉆銑加工中心水冷式高速電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化?第二章電主軸的主要結(jié)構(gòu)計算??雙螺旋，或迷宮槽等。??電主軸發(fā)熱主要是定子線圈發(fā)熱及軸承旋轉(zhuǎn)摩擦發(fā)熱。軸承發(fā)熱通過隔圈的噴油??孔，噴油潤滑的同時，也可帶走部分摩擦熱量。除此之外，電主軸外側(cè)使用雙螺旋水??道進行水冷散熱�？捎行У膸ё叨ㄗ泳�圈及軸承熱量［９］。??整體電主軸外殼螺旋水道如圖２－２所示。??ｒｎｐｅ—?■〇??圖２－２雙螺旋水道外殼示意圖??使用雙螺旋結(jié)構(gòu)可使進出口保持在一側(cè)，方便電主軸的安裝及使用。螺旋結(jié)構(gòu)外??側(cè)，使用薄套筒進行加熱后嵌套處理，冷卻后內(nèi)徑收縮，密封水道。??對水道的過流面積及長度是否合適，可通過電主軸的溫升計算求出，通常使用等??值熱路的二熱源或三熱源法進行溫升計算，設(shè)置電機的各個溫度節(jié)點，使用相互間熱??導(dǎo)聯(lián)系起來，建立等效熱網(wǎng)絡(luò)［１＜）］。??本次電主軸設(shè)計通過限制熱負荷ＡＪ數(shù)值的方法來控制溫升，保證實際電機運行??溫度不高于７５°Ｃ。??后可通過建立ｍａｘｗｅｌｌ３Ｄ模型，導(dǎo)入Ａｎｓｙｓ的ｆｌｕｅｎｔ的熱力分析模塊進行校核計??算。也可導(dǎo)入分析軟件Ｍｏｔｏｒ－ＣＡＤ進行校核計算。??本文在以確定熱特性及冷卻方式確定的前提下進行電主軸的整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，熱問??題不在此展開討論。??２．３電主軸主要結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計算方法??本文以電主軸的定轉(zhuǎn)子尺寸及其主要性能參數(shù)：功率因數(shù)、效率、氣隙磁密、線??負荷值，作為主要的優(yōu)化目標。使用初步設(shè)定其初始值，通過計算與返算的方式得出??最優(yōu)解，并保證其最優(yōu)結(jié)果在允許的優(yōu)化誤差范圍內(nèi)，最終得到優(yōu)化后的電主軸參數(shù)。??本文計算方法列出了其最終優(yōu)化合格后的計算數(shù)據(jù)，之前的多組設(shè)定數(shù)據(jù)重復(fù)計??７??

鉆銑加工中心水冷式高速電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化?第二章電主軸的主要結(jié)構(gòu)計算??ｌｔｅ＞??＿?ｕｈ。＇?彳／、／??圖２－３定子槽型尺寸參數(shù)圖??由以上齒寬、輒部計算高，以及其他固定參數(shù)繪制定子沖片圖，繪制完成后得到??槽面積。采用合適槽滿率的情況下，導(dǎo)線電流密度大小與選用的齒部磁密、軛部磁密??都相適應(yīng)，這樣的沖片是合理的。不至于導(dǎo)線電流密度較大，齒部和軛部磁密又較松。??或反之，應(yīng)該重新考慮選用齒部和軛部磁密。??根據(jù)其結(jié)構(gòu)尺寸及以下計算的參數(shù)，得出的定子相關(guān)參數(shù)，見表２．２。??（１）軛部磁路計算長??７ｔ（Ｄ｝?－ｈ．ｒ］）??Ｌ．＝—！￣（２．７）??２ｐ??（２）氣隙系數(shù)??Ｋ?＿?ｆ丨（４．４４５＋?０．７５?辦０１）??＾，（４．４４＾?＋?０．７５?ｂ０ｌ）￣?ｂ０ｌ２?（２?８）??（３）線包所在位置的平均直徑??Ｄａｖ＼＝?Ａｌ＋２（＾０＋?＾ｌ）?＋ｈｓ２＋ｒｓ?（２?９）??（４）槽上部比漏磁導(dǎo)??＼ｎ?￣￣?Ｋｏ?＇?＋２ｈｓ＇?’、ｂＱ＇?＋?ｂｒ＇、?（２１０）??１１??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ANSYS的砂輪架體及電主軸的靜動態(tài)特性分析[J]. 范晉偉,李相智,張紅亮,印健,賈鑫.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2019(02)
[2]高速電主軸銑削穩(wěn)定性研究[J]. 單文桃,陳小安,王洪昌,俞成濤.  振動與沖擊. 2017(19)
[3]基于有限元和實驗的永磁同步電主軸模態(tài)分析[J]. 于慎波,王瑋琦,鐘雙雙,趙海寧,駱開軍.  重型機械. 2016(05)
[4]基于有限元法的電主軸軸承跨距優(yōu)化設(shè)計[J]. 劉軍,周留洋.  機械制造. 2016(07)
[5]冷卻水流速對電主軸電機溫升的影響分析[J]. 張麗秀,劉騰,李超群.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2015(08)
[6]高速靜壓內(nèi)置式電主軸系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及優(yōu)化[J]. 郭維祺,劉桂萍,毛文貴.  振動與沖擊. 2015(06)
[7]高速電主軸冷卻潤滑系統(tǒng)的研究[J]. 魏效玲,張寶剛,陳華,尉鶴繽.  煤礦機械. 2015(03)
[8]軸承預(yù)緊力對陶瓷電主軸特性影響分析[J]. 張郊,吳玉厚,張麗秀,李頌華.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2015(01)
[9]基于ANSYS Workbench的ADGM電主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 李麗麗,趙波,李安玲,何強,郭龍斌.  煤礦機械. 2015(01)
[10]高速電主軸軸向振動研究[J]. 陳小安,張朋,合燁,劉俊峰.  振動與沖擊. 2014(20)



本文編號：3381384