發(fā)布時間：2017-06-26 00:04

  本文關(guān)鍵詞：高速電主軸熱動態(tài)分析與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電主軸單元結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、熱特性及動態(tài)特性的優(yōu)劣極大程度決定了數(shù)控機(jī)床的加工工藝能力，是制約現(xiàn)代機(jī)床工作母機(jī)制造工藝性能提升的重要因素。對電主軸裝配體進(jìn)行熱相關(guān)仿真分析研究，對提高機(jī)床的制造性能有著十分重要的意義。通過分析運(yùn)轉(zhuǎn)軸承的赫茲接觸，確定了滾動軸承的主要載荷，提出了忽略陀螺力矩的的依據(jù)和條件并仿真獲取了電主軸的六階模態(tài)，為后續(xù)的諧響應(yīng)分析和熱分析做了數(shù)據(jù)和理論準(zhǔn)備。通過諧響應(yīng)分析，獲取了主軸的臨界共振頻率。通過確定對主軸熱分析所需的熱載荷和邊界條件，搭建了其熱分析有限元模型。采用有限元軟件做電主軸的穩(wěn)態(tài)、流體傳熱暫態(tài)以及熱與結(jié)構(gòu)的耦合分析。分析獲得電主軸裝配體的溫度變化及熱場分布狀態(tài)圖，以及由熱源因素導(dǎo)致的電主軸熱態(tài)變形及應(yīng)力的分布情況，研究了主軸溫升對其生產(chǎn)制造精度的影響，論述了改善主軸熱性能的措施。對主軸進(jìn)行熱結(jié)構(gòu)耦合時，將ANSYS的熱分析結(jié)果作為初始載荷，外加結(jié)構(gòu)載荷對電主軸裝配體進(jìn)行了熱結(jié)構(gòu)耦合，獲得了電主軸的應(yīng)力應(yīng)變分布云圖和主軸的最大變形量。為該型電主軸的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。 根據(jù)仿真獲取的數(shù)據(jù)，本著提高系統(tǒng)加工精度的原則，應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS的優(yōu)化設(shè)計功能，對銑削用高速電主軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。本著使電主軸系統(tǒng)剛度提升的原則,設(shè)計參數(shù)選取為前端和后端兩組軸承的安裝間隔和第一前軸承到刀具安裝錐孔端面的距離及它們彼此間的離距，對照參數(shù)選取第一階固有起振頻率，對該型電主軸支撐位置參數(shù)進(jìn)行了可靠的變量約束優(yōu)化設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：電主軸 熱結(jié)構(gòu)耦合 有限元
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TG659;TH133.2
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題研究的目的和意義11
• 1.2 電主軸領(lǐng)域研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 國際發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 電主軸熱特性的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題來源15
• 1.4 研究目標(biāo)15
• 1.5 研究內(nèi)容15-16
• 1.6 擬解決的關(guān)鍵問題16
• 1.7 可行性分析16-18
• 第2章 電主軸介紹18-22
• 2.1 200XDS24QA 電主軸概述18
• 2.2 200XDS24QA 電主軸功能實現(xiàn)分析18-19
• 2.3 200XDS24QA 電主軸使用說明19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 電主軸的動態(tài)特性分析22-40
• 3.1 電主軸動態(tài)特性分析概述22
• 3.2 主軸支撐方式與軸承組選配22-24
• 3.3 高速主軸承動力學(xué)分析24-32
• 3.3.1 球滾動體的高速運(yùn)動25-28
• 3.3.2 高速運(yùn)轉(zhuǎn)軸承球滾動體受力分析28-29
• 3.3.3 滾動體在軸承約束滾道上接觸29-32
• 3.4 電主軸模態(tài)分析32-39
• 3.4.1 模態(tài)分析簡介32
• 3.4.2 模態(tài)的矩陣描述32-35
• 3.4.3 模態(tài)分析的步驟35
• 3.4.4 電主軸模態(tài)加載與求解35-37
• 3.4.5 模態(tài)分析結(jié)果37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 電主軸響應(yīng)分析40-46
• 4.1 頻率響應(yīng)分析的定義和目的40
• 4.2 頻率響應(yīng)分析方法40-41
• 4.3 頻率響應(yīng)分析的步驟41
• 4.4 諧響應(yīng)分析結(jié)果41-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第5章 電主軸熱分析46-74
• 5.1 電主軸熱源分析46-48
• 5.1.1 主軸機(jī)械損耗46
• 5.1.2 主軸電損耗46-47
• 5.1.3 主軸磁損耗47
• 5.1.4 電主軸軸承發(fā)熱47-48
• 5.2 電主軸傳熱機(jī)制48-53
• 5.2.1 熱傳導(dǎo)方程48-49
• 5.2.2 對流換熱的數(shù)學(xué)模型49-50
• 5.2.3 電主軸相關(guān)對流換熱50-53
• 5.3 電主軸熱參數(shù)計算53-66
• 5.3.1 電動機(jī)生熱率的計算53
• 5.3.2 電主軸軸承的發(fā)熱53-59
• 5.3.3 冷卻套與循環(huán)冷卻水間的對流換熱59-61
• 5.3.4 轉(zhuǎn)子端部對流換熱61
• 5.3.5 軸承和潤滑油霧的對流換熱計算61-66
• 5.4 電主軸熱分析模型的建立66-67
• 5.5 電主軸熱分析仿真與計算67-72
• 5.5.1 熱載荷參數(shù)化加載68-69
• 5.5.2 熱分析求解過程及結(jié)果69-72
• 5.6 本章小結(jié)72-74
• 第6章 電主軸熱結(jié)構(gòu)耦合分析74-79
• 6.1 熱結(jié)構(gòu)耦合分析的目的74
• 6.2 ANSYS 熱結(jié)構(gòu)耦合分析的原理74-75
• 6.3 熱結(jié)構(gòu)耦合分析方法75
• 6.4 熱結(jié)構(gòu)耦合分析步驟75-76
• 6.5 耦合分析結(jié)果76-78
• 6.6 本章小結(jié)78-79
• 第7章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化79-88
• 7.1 優(yōu)化設(shè)計的起源與發(fā)展79-80
• 7.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的和方法80-81
• 7.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的建模81-86
• 7.4 優(yōu)化對比86-87
• 7.5 本章小結(jié)87-88
• 結(jié)論88-90
• 參考文獻(xiàn)90-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果93-94
• 致謝94-95

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 雷春麗;芮執(zhí)元;劉軍;;數(shù)控機(jī)床電主軸熱誤差的預(yù)測方法[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報;2012年01期

2 南江;周新民;孫毅;;立式加工中心電主軸的熱分析[J];裝備制造技術(shù);2009年07期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 康輝民;高速電主軸靜動態(tài)性能分析與實驗檢測技術(shù)[D];重慶大學(xué);2010年

2 王振峰;邊界元法在氣熱耦合計算及冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號：484012