《中國制造2025》部署制造業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略,也被稱為中國版“工業(yè)4.0”規(guī)劃中提到:數(shù)控機(jī)床作為制造業(yè)的基礎(chǔ),對制造業(yè)強(qiáng)國的建設(shè)至關(guān)重要。高速電主軸作為數(shù)控機(jī)床的核心部件,其工作性能的好壞直接影響數(shù)控機(jī)床的加工效率和加工精度。高速電主軸在運(yùn)行過程中,會不可避免的產(chǎn)生溫升和熱變形,從而降低機(jī)床加工精度。因此,對電主軸進(jìn)行熱變形預(yù)測并進(jìn)行補(bǔ)償,是提高機(jī)床加工精度的重要手段。本文以100MD60Y4型號電主軸為研究對象,利用試驗及有限元建模的方法,將試驗數(shù)據(jù)與有限元模型相結(jié)合。并基于生物地理優(yōu)化算法,優(yōu)化了有限元模型中的換熱系數(shù),建立了電主軸熱變形預(yù)測模型,獲得了較高的預(yù)測精度。具體研究工作如下:(1)以電機(jī)學(xué)和傳熱學(xué)基本理論為基礎(chǔ),分析了電主軸的熱源機(jī)理和傳熱機(jī)制,建立了電主軸熱膨脹基本方程;分析了電主軸氣隙與損耗間的耦合關(guān)系。(2)搭建電主軸熱變形試驗平臺,利用主軸動態(tài)回轉(zhuǎn)誤差分析儀同時采集電主軸溫度及熱變形數(shù)據(jù)。采用單因素試驗法,試驗研究電主軸進(jìn)氣壓力、供油時間間隔、單次供油量、轉(zhuǎn)速和氣隙對其溫度及熱變形的影響。(3)以100MD60Y4型電主軸為研究對象,建立電主軸損耗計算有限元模型,計...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 緒言
    1.2 電主軸及其關(guān)鍵技術(shù)
        1.2.1 電主軸概述
        1.2.2 電主軸分類與基本結(jié)構(gòu)
        1.2.3 電主軸關(guān)鍵技術(shù)
    1.3 電主軸熱特性
    1.4 電主軸熱變形研究現(xiàn)狀
        1.4.1 國外電主軸熱變形研究現(xiàn)狀
        1.4.2 國內(nèi)電主軸熱變形研究現(xiàn)狀
    1.5 電主軸熱變形預(yù)測研究現(xiàn)狀
        1.5.1 國外電主軸熱變形預(yù)測研究現(xiàn)狀
        1.5.2 國內(nèi)電主軸熱變形預(yù)測研究現(xiàn)狀
    1.6 定轉(zhuǎn)子氣隙對電主軸性能影響研究現(xiàn)狀
    1.7 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 電主軸熱特性理論分析
    2.1 電主軸生熱分析及理論計算
        2.1.1 電機(jī)生熱分析及計算
        2.1.2 軸承生熱分析及計算
        2.1.3 氣隙與電主軸損耗關(guān)系分析及計算
    2.2 電主軸傳熱機(jī)制
        2.2.1 電主軸內(nèi)部的熱傳導(dǎo)
        2.2.2 電主軸與外界的對流換熱
    2.3 電主軸熱膨脹有限元模型控制方程
        2.3.1 能量守恒定律
        2.3.2 熱膨脹方程
    2.4 本章小結(jié)
第三章 電主軸熱特性影響因素試驗研究
    3.1 電主軸熱特性測試系統(tǒng)
        3.1.1 電主軸冷卻系統(tǒng)及裝置
        3.1.2 電主軸溫度及熱變形檢測裝置
    3.2 電主軸熱特性影響因素試驗
        3.2.1 進(jìn)氣壓力對主軸溫度及熱變形的影響分析
        3.2.2 供油時間間隔對主軸溫度及熱變形的影響分析
        3.2.3 單次供油量對主軸溫度及熱變形影響分析
        3.2.4 轉(zhuǎn)速對主軸溫度及熱變形影響分析
        3.2.5 氣隙對主軸溫度及熱變形影響分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 高速電主軸熱變形預(yù)測模型
    4.1 電主軸熱變形有限元模型
        4.1.1 幾何建模
        4.1.2 材料屬性
        4.1.3 選擇物理場及設(shè)置邊界條件
        4.1.4 網(wǎng)格劃分
        4.1.5 求解和后處理
    4.2 基于電機(jī)損耗有限元模型的電主軸生熱量計算
    4.3 電主軸熱變形有限元模型仿真分析
    4.4 電主軸有限元模型靈敏度分析
        4.4.1 換熱系數(shù)靈敏度分析
        4.4.2 損耗靈敏度分析
    4.5 基于換熱系數(shù)優(yōu)化的電主軸熱變形預(yù)測模型
        4.5.1 技術(shù)路線
        4.5.2 基于BBO的電主軸換熱系數(shù)優(yōu)化實現(xiàn)步驟
        4.5.3 電主軸溫度測試試驗
        4.5.4 電主軸換熱系數(shù)優(yōu)化
        4.5.5 瞬態(tài)溫度預(yù)測誤差驗證
    4.6 預(yù)測精度分析
        4.6.1 模型預(yù)測精度評價方法
        4.6.2 預(yù)測模型精度測試
    4.7 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介
作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3944927