本文選題：電主軸　切入點：固有頻率　出處：《沈陽建筑大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：高速加工是以大幅度提高切削速度來達到提高生產率、加工精度、加工質量和降低成本的現(xiàn)代制造技術。在現(xiàn)代制造技術中,高速切削技術已成為一個不可阻擋的發(fā)展潮流。高速機床是實現(xiàn)高速切削的首要條件,而高速電主軸是高速機床的核心部件,與傳統(tǒng)的傳動方式相比,高速電主軸使用內裝式電機,取消了諸如齒輪、皮帶等中間傳動環(huán)節(jié),實現(xiàn)了機床的“零傳動”。本文首先介紹了電主軸具有高精度、高剛度、抗振能力強、熱穩(wěn)定的優(yōu)良性能,并針對于典型陶瓷電主軸,進行結構與工作原理上的講解,對關鍵部件主軸與軸承進行了詳細的闡述。當電主軸受到軸承預緊力預緊的情況下,應用赫茲理論計算角接觸球軸承的接觸應力、接觸剛度和接觸變形,并予以分析。以150MD24z7.5型鋼質電主軸為例,運用ANSYS建立其三維分析模型,分別通過數學計算和仿真對軸承的預緊力所導致的振動和溫升進行研究,分析主軸轉子的振動、軸承的摩擦生熱及溫度場分布,并用實驗對上述仿真和計算進行驗證。同時,應用上述方法,確定170SD30無內圈全陶瓷電主軸合理的預緊力,并對其產生的振動、溫升進行實驗驗證。針對于本課題組設計的170SD30無內圈全陶瓷電主軸,施加根據上文確定的預緊力,利用傳遞矩陣法進行固有頻率計算分析,并用有限元分析軟件ANSYS對主軸的轉子進行模態(tài)分析,同時建立電主軸的動態(tài)測試系統(tǒng),采用錘擊法對電主軸的動態(tài)響應特性進行實驗研究,將三者結果進行對比分析,研究其動態(tài)特性,同時表明,ANSYS有限元仿真的可行性和快捷性。在工程實際中,合理的預緊力對提高軸的旋轉精度、減少振動噪聲和保證軸承壽命都是十分有利的,做這方面的研究能夠對優(yōu)化軸承、軸系剛度的研究領域發(fā)展起到一定的促進作用。
[Abstract]:High speed machining is a modern manufacturing technology which can improve productivity, machining precision, machining quality and reducing cost by greatly increasing cutting speed. High-speed cutting technology has become an irresistible trend of development. High-speed machine tool is the first condition to realize high-speed cutting, and high-speed motorized spindle is the core component of high-speed machine tool. The high speed motorized spindle uses the built-in motor, cancels the intermediate transmission links such as gears and belts, and realizes the "zero drive" of the machine tool. This paper first introduces the excellent performance of the motorized spindle with high precision, high stiffness, strong vibration resistance and thermal stability. According to the typical ceramic motorized spindle, the structure and working principle are explained, and the key parts spindle and bearing are described in detail. The contact stress, contact stiffness and contact deformation of angular contact ball bearings are calculated by Hertz theory and analyzed. Taking 150MD24z7.5 steel motorized spindle as an example, a three-dimensional analysis model is established by using ANSYS. The vibration and temperature rise caused by the pretightening force of bearing are studied by mathematical calculation and simulation, and the vibration of spindle rotor, the distribution of friction heat and temperature field of bearing are analyzed, and the above simulation and calculation are verified by experiments. Using the above method, the reasonable pretightening force of 170SD30 non-inner ring all-ceramic electric spindle is determined, and the vibration and temperature rise produced by it are verified experimentally. The 170SD30 all-ceramic motor spindle without inner ring is designed by our research group. According to the pretightening force determined above, the transfer matrix method is used to calculate and analyze the natural frequency, and the finite element analysis software ANSYS is used to carry out modal analysis of the spindle rotor. At the same time, the dynamic testing system of the motorized spindle is established. The dynamic response characteristics of motorized spindle are experimentally studied by hammering method. The results are compared and analyzed, and the dynamic characteristics are studied. At the same time, the feasibility and rapidity of ANSYS finite element simulation are shown. Reasonable preload force is very beneficial to improve the rotation precision of shaft, reduce vibration noise and guarantee bearing life. The research in this field can promote the development of the research field of the optimization of bearing and shaft stiffness.
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659

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本文編號：1578695