超高速磨削技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)加工效率和加工質(zhì)量的完美結(jié)合,因此被國際生產(chǎn)工程協(xié)會(huì)列為面向21世紀(jì)的中心研究方向之一。電主軸作為實(shí)現(xiàn)超高速磨削技術(shù)的核心組件,其熱特性是影響超高速磨削加工效率和精度的關(guān)鍵因素之一,因此研究如何改善電主軸溫度場分布、減小電主軸的熱變形對于超高速磨削技術(shù)的發(fā)展意義重大。本課題通過理論分析和有限元仿真相結(jié)合的方法對超高速磨削平臺(tái)電主軸的溫度場分布、溫升規(guī)律以及熱變形情況進(jìn)行深入研究,并結(jié)合課題電主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和有限元分析結(jié)果提出改善其熱特性的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案,研究內(nèi)容和研究結(jié)論對后續(xù)超高速磨削平臺(tái)電主軸回轉(zhuǎn)精度研究提供了重要研究數(shù)據(jù)。論文的主要工作如下:(1)針對超高速磨削試驗(yàn)平臺(tái)上電主軸的基本組成結(jié)構(gòu),分析了電主軸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),包括軸承的預(yù)緊和潤滑方式、潤滑系統(tǒng)和循環(huán)冷卻系統(tǒng)的工作原理等;結(jié)合傳熱學(xué)知識(shí)對電主軸的熱源分布、散熱方式、熱傳遞過程及熱變形過程進(jìn)行分析研究。(2)根據(jù)理論計(jì)算公式,計(jì)算了電主軸熱源生熱率及其主要部位的對流換熱系數(shù);建立了電主軸有限元分析模型;將計(jì)算所得的熱載荷及熱邊界條件加載到有限元分析軟件ANSYS Workbench中,對電主軸的熱特性進(jìn)...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究的背景與意義
        1.1.1 課題研究的背景
        1.1.2 課題研究的意義
    1.2 超高速磨削加工技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 電主軸及其熱特性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)外電主軸技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)外電主軸的熱特性研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究思路
    1.5 本章小結(jié)
2 超高速磨削電主軸結(jié)構(gòu)組成及熱源傳熱過程分析
    2.1 超高速磨削電主軸結(jié)構(gòu)組成
        2.1.1 電主軸的基本結(jié)構(gòu)
        2.1.2 電主軸軸承的預(yù)緊和潤滑
        2.1.3 電主軸定子的冷卻系統(tǒng)
    2.2 超高速磨削電主軸熱源及散熱過程分析
        2.2.1 電主軸的熱源分析
        2.2.2 電主軸的熱傳遞過程分析
        2.2.3 電主軸熱變形過程
    2.3 本章小結(jié)
3 超高速磨削電主軸的熱參數(shù)計(jì)算
    3.1 超高速磨削電主軸熱源定量計(jì)算
        3.1.1 電主軸電機(jī)的損耗計(jì)算
        3.1.2 電主軸軸承生熱量計(jì)算
        3.1.3 熱源的生熱率計(jì)算
    3.2 超高速磨削電主軸熱邊界條件計(jì)算
        3.2.1 定子外表面及轉(zhuǎn)子外表面上的對流換熱
        3.2.2 轉(zhuǎn)子端面與其周圍氣體之間的對流換熱
        3.2.3 軸承與壓縮潤滑氣體的對流換熱
        3.2.4 電主軸外殼面上的對流換熱
    3.3 本章小結(jié)
4 超高速磨削電主軸的熱特性仿真分析
    4.1 ANSYS Workbench有限元熱分析介紹
        4.1.1 Workbench熱分析原理介紹
        4.1.2 Workbench熱分析的一般求解過程
    4.2 超高速磨削電主軸溫度場分析
        4.2.1 電主軸有限元模型建立以及熱分析前處理
        4.2.2 電主軸穩(wěn)態(tài)溫度場仿真結(jié)果分析
        4.2.3 電主軸瞬態(tài)溫度場仿真結(jié)果分析
    4.3 超高速磨削電主軸熱-結(jié)構(gòu)耦合場分析
        4.3.1 熱-結(jié)構(gòu)耦合的原理與步驟
        4.3.2 熱-結(jié)構(gòu)耦合場仿真結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
5 超高速磨削電主軸結(jié)構(gòu)改進(jìn)及仿真分析驗(yàn)證
    5.1 對電主軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)的依據(jù)
    5.2 概述電主軸的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)模型
    5.3 電主軸結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的仿真結(jié)果分析
        5.3.1 改進(jìn)后的溫度場結(jié)果分析
        5.3.2 改進(jìn)后的熱-結(jié)構(gòu)耦合場結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡歷



本文編號(hào)：3870979