發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 15:18

【摘要】：高速運(yùn)轉(zhuǎn)下,機(jī)床電主軸的動(dòng)態(tài)特性成為決定加工質(zhì)量和加工精度的重要因素。而電主軸高速下的升溫將嚴(yán)重影響電主軸的動(dòng)態(tài)特性,也是制約電主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素,所以建立不同轉(zhuǎn)速下升溫對電主軸穩(wěn)定性的規(guī)律模型,對主軸單元熱-結(jié)構(gòu)耦合分析具有重要意義。本次研究以高速數(shù)控銑床電主軸為研究對象,采用理論計(jì)算與數(shù)值仿真相結(jié)合的方法,通過計(jì)算電主軸的產(chǎn)熱及傳熱機(jī)制,對電主軸模型進(jìn)行熱穩(wěn)態(tài)分析,得到不同轉(zhuǎn)速下電主軸的溫度分布云圖。所求得的穩(wěn)態(tài)分析結(jié)果作為一種載荷,與結(jié)構(gòu)場中的切削力等載荷共同施加到ANSYS結(jié)構(gòu)場的分析模型中,從而計(jì)算出電主軸模型在熱-結(jié)合場耦合作用下的熱位移。得出的熱位移結(jié)果用于修正ANSYS數(shù)值仿真模型中的初始條件,通過軸承的變形與載荷關(guān)系,得到不同轉(zhuǎn)速下考慮熱效應(yīng)的軸承剛度的變化規(guī)律。建立電主軸的ADAMS模型,完成運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,通過對比驗(yàn)證分析了不計(jì)熱因素的振動(dòng)與實(shí)際升溫后的動(dòng)態(tài)特性的差異及其原因。最后通過改變主軸轉(zhuǎn)速,并利用不同轉(zhuǎn)速下得到的剛度變化規(guī)律,得出了在不同工況下熱效應(yīng)對電主軸動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律,也為電主軸進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性、提高機(jī)床加工性能供參考數(shù)據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG547
【圖文】：

研究技術(shù)路線

第二章 電主軸的熱載荷分析及傳熱機(jī)理第二章 電主軸的熱載荷分析及傳熱機(jī)理床電主軸的基本結(jié)構(gòu)與工作原理床電主軸的基本結(jié)構(gòu)次研究以立式數(shù)控銑床中的電主軸單元為研究對象，立式數(shù)控銑床的機(jī)、床身等支撐部件，主軸等傳動(dòng)系統(tǒng)，刀具等進(jìn)給系統(tǒng)，工件加工過程系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)以及排屑系統(tǒng)等[30]。其簡化的組成示意如圖 2.1 所示。究的關(guān)鍵部件——電主軸單元的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.2 所示，該電主軸將熱壓在主軸上，轉(zhuǎn)子與電主軸單元的外殼所固定，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)與主軸

主軸; 2.后軸承; 3.電機(jī)定子; 4.外殼; 5.冷卻套筒; 6.前軸承; 7.電機(jī)轉(zhuǎn)圖 2.2 電主軸單元的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2.2 Schematic diagram of motorized spindle相關(guān)參數(shù)如下表 2.1 所示。表 2.1 電機(jī)相關(guān)參數(shù)Tab.2.1 related parameters of motor額定功率Pn/kW電機(jī)類型額定轉(zhuǎn)矩Mn/N·m額定轉(zhuǎn)速Nn/r·min-1最高轉(zhuǎn)Nmax/r·m7.5交流感應(yīng)電機(jī)（星接）8.8 6000 24000關(guān)鍵部件由以下幾部分組成：軸主軸結(jié)構(gòu)中重要的回轉(zhuǎn)體之一，軸承與之配合提供支撐和定要保證長時(shí)間持續(xù)高速旋轉(zhuǎn)。因此機(jī)床的主軸需要具有較高

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王書亭;陳鳳姣;劉濤;茍衛(wèi)東;;高速電主軸力-熱耦合特性建模[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年10期

2 王連寶;胡小秋;馮朝暉;楊堯;;角接觸球軸承的動(dòng)態(tài)參數(shù)建模與試驗(yàn)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2014年18期

3 代貴松;袁峰;張余升;楊建國;;電主軸熱特性分析與基于自然指數(shù)的熱誤差建模[J];機(jī)床與液壓;2014年17期

4 謝東;丁杰雄;杜麗;王偉;宋智勇;;高速加工運(yùn)動(dòng)性能預(yù)測方法研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2014年06期

5 吳騰慶;劉恒;景敏卿;陳增凡;樊紅衛(wèi);;高速電主軸支承剛度計(jì)算及模態(tài)分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2013年08期

6 陳小安;劉俊峰;合燁;張朋;單文桃;;高速電主軸熱態(tài)性能及其影響[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2013年11期

7 李純潔;洪軍;張進(jìn)華;朱永生;黃東洋;張秀華;王煜;;角接觸球軸承動(dòng)剛度的實(shí)驗(yàn)研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年07期

8 王志宏;嚴(yán)寒冰;邵玉節(jié);;基于電主軸熱應(yīng)力耦合分析的誤差補(bǔ)償方法研究[J];機(jī)械工程師;2012年08期

9 蔡力鋼;馬仕明;趙永勝;劉志峰;楊文通;;多約束狀態(tài)下重載機(jī)械式主軸有限元建模及模態(tài)分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年03期

10 沈浩;趙躍超;聶海強(qiáng);謝黎明;靳嵐;;HMC80臥式加工中心電主軸熱態(tài)特性分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2011年06期

本文編號：2749091