本文關鍵詞：高速銑削電主軸動態(tài)熱態(tài)特性分析及實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速加工技術已經成為現(xiàn)代制造業(yè)的主流，各種高精度、高效率、低能耗的數(shù)控機床得到了廣泛應用，作為高速加工數(shù)控機床的核心功能部件，電主軸的性能直接影響整個加工系統(tǒng)的加工精度和切削質量，電主軸的動態(tài)性能和熱態(tài)性能的深入研究，對電主軸的結構設計優(yōu)化和性能的改善具有重要意義。 本文以高速銑削電主軸DGZX-1425為研究對象，，驗證其結構設計的合理性，將仿真分析理論計算與實驗研究相結合，建立可靠的主軸單元有限元數(shù)值仿真模型，具體展開的工作如下： 對角接觸球軸承進行動力學分析，求解動力學平衡特征方程組，分析主軸轉速和預緊力對軸承接觸角及徑向剛度的影響，為電主軸的動態(tài)分析打下理論基礎。 分析計算DGZX-1425中前、后兩組軸承的徑向剛度，建立有限元仿真分析簡化模型，在ANSYS Workbench中進行求解計算，分析主軸系統(tǒng)自由狀態(tài)下振動的前六階振型、固有頻率和臨界轉速；運用經驗公式計算切削力大小，在主軸前端面施加完整的激振力，分析主軸在工作頻率范圍內動態(tài)響應位移，選擇主軸前端面、轉子前端面和主軸后端面為測試點，計算主軸動剛度。研究分析主軸動態(tài)特性的影響因素，提出改善措施。 分析電主軸的主要熱源，研究主軸系統(tǒng)的傳熱和散熱規(guī)律，以傳熱學和工程熱力學為理論基礎，確定本課題用主軸的熱邊界條件，研究主軸轉速、冷卻水流量、軸承預緊力等參數(shù)的影響規(guī)律；建立熱分析有限元仿真模型并求解計算，得到電主軸在熱平衡條件下的溫度分布云圖、熱流分析云圖和熱應變分析云圖，分析影響主軸熱態(tài)特性的主要因素。 為了驗證仿真分析方法的準確性，對裝配的電主軸進行模態(tài)測試、振動測試和溫升測試實驗，選擇可靠的實驗測試裝置和測試方法，改變主要相關參數(shù)，如主軸轉速、軸承預緊力等，通過實驗結果觀察參數(shù)對主軸動態(tài)特性和溫升的影響情況，將實驗結果與仿真分析結果進行對比，研究分析產生誤差的原因。
【關鍵詞】：電主軸 ANSYS Workbench 動態(tài)特性 熱態(tài)特性 實驗測試
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG547
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題的來源10
• 1.2 課題的研究背景及意義10-11
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.3.1 國內外高速電主軸技術現(xiàn)狀11-14
• 1.3.2 高速電主軸動態(tài)性能的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.3 高速電主軸熱態(tài)性能的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題的研究內容18-19
• 第2章 高速電主軸軸承動力學分析19-32
• 2.1 概述19-20
• 2.2 軸承支撐形式和基本參數(shù)20-21
• 2.3 陶瓷球軸承的運動分析21-23
• 2.3.1 滾動體的運動21
• 2.3.2 滾動體的旋滾比計算21-23
• 2.4 滾動體受力與變形23-28
• 2.4.1 滾動體受力23-24
• 2.4.2 滾動體與套圈的接觸應力與變形24-27
• 2.4.3 陶瓷球軸承接觸點曲率計算27-28
• 2.4.4 軸承套圈平衡方程28
• 2.5 角接觸球軸承的預加載荷28-31
• 2.6 本章小結31-32
• 第3章 高速銑削電主軸的動態(tài)特性分析32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 主軸單元的模態(tài)分析32-36
• 3.2.1 ANSYS 中模態(tài)分析概述32-33
• 3.2.2 模型簡化和網格劃分33-34
• 3.2.3 模態(tài)分析求解34-35
• 3.2.4 臨界轉速分析35-36
• 3.3 電主軸的諧響應分析36-41
• 3.3.1 諧響應理論分析36-37
• 3.3.2 ANSYS 中的諧響應分析37
• 3.3.3 激振力的確定37-39
• 3.3.4 電主軸的諧響應分析39-41
• 3.4 本章小結41-42
• 第4章 高速銑削電主軸熱態(tài)性能分析42-59
• 4.1 概述42
• 4.2 電主軸熱載荷分析42-45
• 4.2.1 電主軸熱量流分析42-43
• 4.2.2 電動機的發(fā)熱分析與計算43-44
• 4.2.3 角接觸球軸承的發(fā)熱分析與計算44-45
• 4.2.4 電主軸系統(tǒng)傳熱及散熱分析45
• 4.3 熱邊界條件確定45-52
• 4.3.1 機體與冷卻水間的對流換熱46-48
• 4.3.2 電機定子與轉子氣隙傳熱48-49
• 4.3.3 轉子端部傳熱49-50
• 4.3.4 電主軸與外部空氣的換熱50
• 4.3.5 軸承座環(huán)型槽與冷卻水的對流換熱50-51
• 4.3.6 電主軸熱邊界條件計算結果51-52
• 4.4 電主軸熱態(tài)特性有限元分析52-58
• 4.4.1 ANSYS Workbench 熱分析介紹52
• 4.4.2 電主軸熱態(tài)性能有限元分析52-58
• 4.5 本章小結58-59
• 第5章 電主軸性能測試實驗研究59-69
• 5.1 概述59
• 5.2 模態(tài)測試實驗59-61
• 5.2.1 實驗原理59-60
• 5.2.2 實驗設備60
• 5.2.3 實驗結果分析60-61
• 5.3 動態(tài)振動測試61-65
• 5.3.1 測試方法62-63
• 5.3.2 實驗設備63-64
• 5.3.3 測試結果分析64-65
• 5.4 電主軸溫升實驗研究65-68
• 5.4.1 實驗設備和測試方法65-67
• 5.4.2 實驗數(shù)據分析67-68
• 5.5 本章小結68-69
• 結論69-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果75-77
• 致謝77

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 王再元;消除滲碳主軸端面磨削裂紋的方法[J];制造技術與機床;1983年09期

2 小原元旦,劉巖;主軸端部快換工具的功能和有效的應用[J];組合機床與自動化加工技術;1981年04期

3 謝小能;提高D型主軸端面孔位置度的新方法[J];組合機床與自動化加工技術;2000年07期

4 李慶芳;剛性鏜削主軸動態(tài)特性計算與分析[J];組合機床與自動化加工技術;1986年11期

5 尹洋;殷國富;常選倉;;基于仿真技術的優(yōu)化設計在高速主軸中的應用[J];制造技術與機床;2009年06期

6 龔維強;;X52K立銑頭主軸調整[J];機械工人.冷加工;1983年07期

7 段鐵群;宋微;王霞;;基于LABVIEW的主軸靜剛度檢測系統(tǒng)[J];黑龍江科技學院學報;2009年05期

8 ;機床通用部件——多軸箱主軸端部和可調接桿[J];組合機床與自動化加工技術;1982年05期

9 譚建正;;如何定向裝配機床主軸[J];中國科技信息;2005年23期

10 張兆瑞;;M7120A磨頭磨削波紋的分析[J];現(xiàn)代制造工程;1986年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據庫 前10條

1 張明旭;袁勝萬;申云杰;田久良;;基于ROMAX精密鏜銑床主軸性能分析[A];第七屆中國CAE工程分析技術年會暨2011全國計算機輔助工程（CAE）技術與應用高級研討會論文集[C];2011年

2 陳輝;;復雜曲面薄壁件精密旋壓的成形[A];中國工程物理研究院科技年報（2002）[C];2002年

3 解希娟;;高速銑削機器人在模具制造中的應用[A];第十五屆全國汽車檢測技術年會論文集[C];2011年

4 肖軍民;;3Cr2Mo模具鋼高速銑削力數(shù)學模型的研究[A];首屆珠中江科協(xié)論壇論文集[C];2011年

5 高會文;萬寶文;;高速銑工藝在薄板零件加工中的應用[A];2010年“航空航天先進制造技術”學術交流論文集[C];2010年

6 楊斌;徐九華;傅玉燦;耿國盛;蘇林林;;鈷基高溫合金的高速銑削試驗研究[A];2010年“航空航天先進制造技術”學術交流論文集[C];2010年

7 張帥;徐九華;葛英飛;傅玉燦;邊衛(wèi)亮;;SiC_p/Al復合材料高速銑削耐用度及工藝優(yōu)化研究[A];2010年“航空航天先進制造技術”學術交流論文集[C];2010年

8 秦哲;王成勇;周莉;胡映寧;林一松;;模具制造中的高速銑削技術[A];全國生產工程第九屆年會暨第四屆青年科技工作者學術會議論文集（二）[C];2004年

9 雷宇;王順江;卜X;范有光;;高速主軸中刀具的夾緊[A];第四屆十三省區(qū)市機械工程學會科技論壇暨2008海南機械科技論壇論文集[C];2008年

10 許凌云;;高速切削加工技術及應用[A];“綠色制造 質量管理”——海南省機械工程學會、海南省機械工業(yè)質量管理協(xié)會2011年會論文集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據庫 前10條

1 劉獻禮;PCBN刀具在中國市場的應用現(xiàn)狀與思考[N];機電商報;2005年

2 本報記者 徐俊霞;GF阿奇夏米爾 No.1公司在中國多元市場的新策略[N];機電商報;2008年

3 金陵;哈理工高效刀具系列研發(fā)獲進展[N];中國工業(yè)報;2008年

4 胡曉群 劉艷 李冬梅;數(shù)字化技術與設備推動加工技術發(fā)展[N];中國航空報;2005年

5 通訊員 沈峰;成飛集成科技股份有限公司成功路演[N];中國航空報;2007年

6 本報記者 蘭海俠;電加工機床前景看好 國內電加工行業(yè)呼喚產業(yè)升級[N];機電商報;2008年

7 魏華亮;從EMO機床展看數(shù)控刀具發(fā)展方向[N];中國工業(yè)報;2004年

8 孟朝紅 程文;創(chuàng)新：塑機業(yè)超越先進的突破口[N];中國化工報;2003年

9 楊炯心;齊二機床奪得現(xiàn)代機床裝備大獎[N];齊齊哈爾日報;2005年

10 莫言;透視日本石材機械工具業(yè)[N];中國建材報;2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前10條

1 劉鵬;超硬刀具高速銑削鈦合金的基礎研究[D];南京航空航天大學;2011年

2 汪振華;防銹鋁合金弱剛度復雜構件高速銑削工藝研究[D];南京理工大學;2009年

3 張忠松;自由曲面高速銑削工藝規(guī)劃與自主決策技術[D];吉林大學;2011年

4 李安海;基于鈦合金高速銑削刀具失效演變的硬質合金涂層刀具設計與制造[D];山東大學;2013年

5 劉剛;紙基蜂窩芯零件高速銑削加工固持系統(tǒng)[D];浙江大學;2004年

6 姜彬;高速面銑刀切削穩(wěn)定性及其結構化設計方法研究[D];哈爾濱理工大學;2008年

7 陳建嶺;鈦合金高速銑削加工機理及銑削參數(shù)優(yōu)化研究[D];山東大學;2009年

8 陳英;模具高速銑削刀具軌跡規(guī)劃與工藝參數(shù)優(yōu)選技術的研究[D];吉林大學;2012年

9 王素玉;高速銑削加工表面質量的研究[D];山東大學;2006年

10 萬熠;高速銑削航空鋁合金刀具失效機理及刀具壽命研究[D];山東大學;2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前10條

1 李超;高速銑削電主軸動態(tài)熱態(tài)特性分析及實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 周彪;基于熱—結構耦合的高速車削電主軸特性分析[D];廣東工業(yè)大學;2012年

3 何天經;銑車復合加工中心電主軸熱態(tài)特性研究[D];蘭州理工大學;2012年

4 王志瓊;電主軸故障分析及可靠性增長技術研究[D];吉林大學;2012年

5 溫得英;高速加工中心電主軸的靜動態(tài)特性分析[D];蘭州理工大學;2012年

6 趙躍超;HMC80臥式加工中心電主軸熱、動態(tài)特性分析及耦合研究[D];蘭州理工大學;2011年

7 張博;主軸直驅式車床熱特性分析與優(yōu)化設計[D];重慶大學;2010年

8 徐亞鑫;TH6213數(shù)控鏜銑床主軸部件的優(yōu)化設計[D];蘇州大學;2013年

9 譚琛;基于小波變換的電主軸振動故障檢測技術研究[D];湖南大學;2011年

10 劉慧;平面并聯(lián)機構與電主軸耦合系統(tǒng)動態(tài)性能分析[D];濟南大學;2010年

  本文關鍵詞：高速銑削電主軸動態(tài)熱態(tài)特性分析及實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：289420