（机械制造及其自动化专业论文）超高速空气静压电主轴热特性分析.pdf

摘要 摘要 空气静压电主轴具有低摩擦特性、优良的高低速和高低温性能，运动平稳、回 转精度高、噪音低、振动小，结构紧凑、传动链短、机械效率高等优点，在精密超 高速轻载切削装备中得到了广泛的应用。其热态特性是影响主轴工作稳定性和机床 加工精度的重要因素。因此，针对空气静压电主轴的热态特性研究对提高主轴的热 稳定性保证主轴的热刚度具有重要意义。 目前国内电主轴热态特性的研究对象主要集中于高速大功率滚动轴承电主轴， 而针对超高速空气静压轴承电主轴热态特性的研究很少。本文以超高速空气静压电 主轴为研究对象，采用三维有限元建模与仿真分析方法，对电主轴的热态特性进行 相关的仿真分析，并进行了实验研究，主要研究工作包括： l 、对超高速空气静压电主轴内部热力学特性进行分析，得到绝热等熵状态下 空气轴承的生热和传热机制。得出空气静压轴承的生热、传热规律、影响轴承温升 的主要因素以及空气静压轴承的模型简化方法。 2 、采用有限元分析方法，对超高速空气静压电主轴进行了三维实体建模，充 分考虑内装电机和空气静压轴承等关键部件的几何结构；在有限元实体模型中根据 各零件的装配关系，考虑了热接触对结构传热的影响：对空气静压电主轴热源和散 热特性进行精确分析和量化计算，得到电主轴主要热源的生热率以及主轴各部位的 换热系数以及它们与主轴结构、主轴转速、冷却系统水流量、气路系统气流量、环 境温度等因素的关系；对比分析了不同工况条件下、不同转速、不同材料表面发射 率下的主轴温度场分布结果，提出了改善空气静压电主轴温度场分布的具体措施。 3 、最后，对空气静压电主轴空载时的热态特性进行了实验研究，实验结果与 仿真分析结果比较接近，这表明本文构建的空气静压电主轴兰维有限元实体模型及 模型处理方法比较合理，有限元仿真分析的边界条件求导结果比较合理，仿真结果 具有一定的参考价值。 关键词：空气静压轴承空气静压电主轴热接触有限元热特性 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t a e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ew a sw i d e l yu s e di np r e c i s i o n & u l t r a h i g hs p e e d & l i g h tl o a dc u t t i n ge q u i p m e n tb e c a u s eo fi t sa d v a n t a g e s ：l o wf r i c t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ， e x c e l l e n th i g h & l o ws p e e da n dh i g h & l o wt e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c e ，s m o o t hm o v e m e n t ， a n d h i g hr o t a r yp r e c i s i o n ，l o wn o i s e ，s m a l lv i b r a t i o n , c o m p a c ts t r u c t u r e ，s h o r t t r a n s m i s s i o n c h a i n ，h i g h e r m e c h a n i c a le f f i c i e n c y a n dt h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c so f a e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ei st h em a j o rf a c t o r st oe f f e c ts p i n d l es t a b i l i t ya n dm a c h i n i n g p r e c i s i o no f m a c h i n et 0 0 1 t h e r e f o r e ，r e s e a r c h i n go nt h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c so fa e r o s t a t i c m o t o r i z e ds p i n d l ea r es i g n i f i c a n tt oi m p r o v et h et h e r m a ls t a b i l i t ya n dt h e r m a lr i g i d i t yo f t h es p i n d l e a tp r e s e n t ，c o m p a r e dw i t hh i g hs p e e d & h i g h p o w e rr o l l i n gb e a r i n gm o t o r i z e d s p i n d l e ，r e s e a r c h e so nt h eu l t r a h i g hs p e e da e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ea r ev e r yf e wi n d o m e s t i c i nt h i sa r t i c l e ，t h eu l t r a h i g hs p e e da e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l eh a sb e e n s t u d i e d ，u s i n gt h e3 - df i n i t ee l e m e n tm o d e l i n ga n ds i m u l a t i o na n a l y s i sm e t h o d st o s i m u l a t et h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c so fa e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ea n dc a r r y i n go u tt h e e x p e r i m e n tr e s e a r c h t h em a i nr e s e a r c hw o r k si n c l u d et h ef o l l o w i n g 1 、i n t e r n a lt h e r m o d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so f u l t r a h i g hs p e e da e r o s t a t i cm o t o r i z e d s p i n d l ea r ea n a l y z e d h e a tg e n e r a t e da n dh e a tt r a n s f e r e dm e c h a n i s ma r eg o ta ta d i a b a t i c e q u a le n t r o p ys t a t e t h er u l e so fh e a tg e n e r a t e da n de x c h a n g e da sw e l la sf a c t o r se f f e c t t e m p e r a t u r er i s ea n dm e t h o d sf o rs i m p l i f i e dm o d e lo fa e r o s t a t i cb e a r i n ga r ea n a l y z e d 2 、t h e3 一de n t i t ym o d e l i n go fu l t r a - h i g hs p e e da e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ew h i c h c o n s i d e r a t e dr e a ls t r u c t u r eo ft h em o t o ri n - b u i l ta n da e r o s t a t i cb e a r i n gw a sb u i l ti no r d e r t og e tam o r ea c c u r a t ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t t h ec o n t a c th e a tr e s i s t a n c ew a s c o n s i d e r e dw h e nd e a l i n gw i t ht h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sm o d e la c c o r d i n gt ot h e a s s e m b l yr e l a t i o n s h i po ft h ep a r t s t h eh e a ts o u r c ea n dh e a td i s s i p a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f a e r o s t a t i em o t o r i z e ds p i n d l ea r ea c c u r a t e l ya n a l y z e da n dq u a n t i t a t i v e l yc a l c u l a t e dt og e t h e a tg e n e r e a t e dr a t eo fm a i nh e a ts o u r c ea n dh e a tt r a n s f e r e dc o e f f i c i e n to fa e r o s t a t i c m o t o r i z e ds p i n d l ea n di t s r e l a t i o n s h i pf l o w i n g 谢ms p i n d l es t r u c t u r e ，s p i n d l er o t a t i n g s p e e d ，w a t e rf l o wo fc o o l i n gs y s t e m ，g a sf l o wa n de n v i r o n m e n tt e m p e r a t u r e t h e i i a b s t r a c t t e m p e r a t u r ef i e l dd i s t r i b u t i o nr e s u l t sa td i f f e r e n to p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，d i f f e r e n ts p i n d l e r o t a t i n gs p e e d ，d i f f e r e n tm a t e r i a ls u r f a c ee m i s s i v i t ya r ec o n t r a s t e da n ds o m em e a s u r e s i m p r o v i n gt e m p e r a t u r er i s e o ft h e u l t r a h i g hs p e e da e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ea r e p r o p o s e d 3 、f i n a l l y ，t h et h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c so fu l t r a - h i g hs p e e da e r o s t a t i cm o t o r i z e d s p i n d l eu n d e rn o - l o a da r ee x p e r i m e n t a ls t u d i e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sa r ec l o s et ot h e s i m u l a t i o na n a l y s i sr e s u l t st h a ts h o w s3 一df i n i t ee l e m e n te n t i t ym o d e lb u i l ti nt h i sa r t i c l e a n dt h em o d e lp r o c e s s i n gm e t h o do fa e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ef l o e r e a s o n a b l e ；t h e b o u n d a r yc o n d i t i o n sc a l c u l a t e df o rt h ef i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o na n a l y s i sa r er e a s o n a b l e ， a n dt h es i m u l a t i o nr e s u l t sh a sac e r t a i nr e f e r e n c ev a l u e k e y w o r d s ：u l t r a - h i g hs p e e da e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e ，t h e r m a lc o n t a c t ，t h e r m a l c h a r a c t e r i s t i c ，a e r o s t a t i cb e a r i n g i i i c o n t e n t s c o n t e n t s a b s t r a c t ( i nc h i n e s e ) i a b s t r a c t ( i ne n g l i s h ) i i c o n t e n t s ( i nc h i n e s e ) i v c o n t e n t s ( i ne n g l i s h ) v i i c h a p t e rli n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e 1 1 2d e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c ho na e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 3 1 3s o u r c e 、c o n t e n ta n di n n o v a t i o no ft h i st h e s i s 4 1 3 1s o u r c ea n dc o n t e n t 一4 1 3 2i n n o v a t i o n 6 c h a p t e r2a n a l y s i so ni n t e r n a lt h e r m o d y n a m i c so ft h ea e r o s t a t i cb e a r i n g 7 2 1f i r s tl a wo ft h e r m o d y n a m i c s - t h e r m o d y n a m i ce n e r g y 7 2 2s e n o n dl a wo ft h e r m o d y n a m i c s - e n t r o p y 7 2 3 t h ep r o c e s so f a d i a b a t i ce q u a le n t r o p y - 8 2 4s t a t ep a r a m e t e r sa n a l y s i so ft h eg a sl u b r i c a n t 8 2 4 1t h e o r e t i c a lf o r m u l ad e r i v a t i o n 9 2 4 2a c t u a lp a r a m e t e r sc a l c u l a t i o n l0 2 5i n t e r n a lt h e r m o d y n a m i cp r o c e s s e so f t h ea e r o s t a t i cb e a r i n g 11 2 5 1t h ep r o c e s so fs u p p l y i n gg a s 11 2 5 2t h ep r o c e s so fl u b r i c a t i o n 1 2 2 6c h a p t e rs u m m a r y 1 6 c h a p t e r3s t u d yo nh e a ts o u r c e sa n dh e a tt r a n s f e rc h a r a c t e r i s t i c so ft h ea e r o s t a t i c m o t o r i z e ds p i n d l e l7 3 1h e a ts o u r c e sa n a l y s i so ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e l7 v i i 广东工业大学硕士学位论文 3 1 1t h es i m p l i f i e dm e t h o ds o l v i n go fe x t e r n a ls h e a rf r i c t i o n a lh e a to ft h e a e r o s t a t i eb e a r i n g - 17 3 1 2p o w e rl o s so ft h ea ci m 2 0 3 1 3e f f i c i e n c ya n dp o w e rl o s so ft h em o t o r ”2 2 3 2h e a tt r a n s f e ro ft h ea e r o s t a t i em o t o r i z e ds p i n d l e 。2 2 3 2 1t h eb a s i so ft h eh e a tt r a n s f e rt h e o r y 2 2 3 2 2h e a tt r a n s f e rw h e nt h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ea tw o r k 2 4 3 2 3r e s e a r c ho nh e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n to ft h ea e r o s t a t i em o t o r i z e ds p i n d l e “2 5 3 3c h a p t e rs u m m a r y 2 8 c h a p t e r4 c a l c u l a t i o no nt h eh e a ts o u r c e sa n dt h e r m a ld i s s i p a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s o ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 2 9 4 1m a i nt e c h n i c a lp a r a m e t e r so ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ei nt h i sp r o t o t y p e 。2 9 4 2t h et h e r m a ll o a dc a l c u l a t i o no ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 。2 9 4 2 1h e a ta p p r o x i m a t ec a l c u l a t i o no ft h em o t o r 。2 9 4 2 2h e a tc a l c u l a t i o no ft h ea e r o s t a t i cb e a r i n g “3 0 4 3 c a l c u l a t i o no nh e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n to ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 。3 2 4 3 1h e a tt r a n s f e rc o e m c i e n tc a l c u l a t i o no nt h eo u t e rs u r f a c eo ft h em o t o r i z e d s p i n d l ew i t ht h es u r r o u n d i n ga i r 3 2 4 3 2h e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n tc a l c u l a t i o no nt h er o t a t i n gs u r f a c eo ft h em o t o r i z e d s p i n d l ew i t ht h es u r r o u n d i n ga i r ”3 2 4 3 3f o r c e dh e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n tc a l c u l a t i o no nc i r c u l a t i n gc o o l i n gw a t e ro f s p i n d l ec o o l i n gs y s t e m 。3 3 4 3 4h e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n tc a l c u l a t i o no na i rg a po ft h es t a t o ra n dr o t o r 3 5 4 3 5h e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n tc a l c u l a t i o no nr o t o re n dw i t ht h es u r r o u n d i n ga i r 3 6 4 3 6h e a tt r a n s f e rc o e f f i c i e n tc a l c u l a t i o no ng a sf i l mw i t ht h ea e r o s t a t i cb e a r i n g3 7 4 4c h a p t e rs u m m a r y 3 9 c h a p t e r5f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so nt h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h ea e r o s t a t i e m o t o r i z e ds p i n d l e 4 0 5 1b u i l d i n gt h e 3 dp h y s i c a lm o d e lf o rf i n i t ee l e m e n tt h e r m a la n a l y s i s 4 0 v i i i c o n t e n t s 5 1 1m o d e l i n go ft h ea c i m 4 0 5 1 2t h eo v e r a l lm o d e l i n go ft h ea e r o s t a t i eb e a r i n g 41 5 1 3f i n i t ee l e m e n tm o d e lm e s h i n go ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 4 2 5 2a s s e m b l yr e l a t i o n s h i pp r o c e s s i n go ft h ef i n i t ee l e m e n tm o d e la b o u tt h ea e r o s t a t i c m o t o r i z e ds p i n d l e 4 3 5 2 1c o n t a c ts e t t i n g so f t h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 4 4 5 3m a t e r i a lp r o p e r t i e sa n di n i t i a lc o n d i t i o n so f t h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 4 5 5 4t h eb o u n d a r yc o n d i t i o n sc a l c u l a t i o no ft h ea e r o s t a t i em o t o r i z e ds p i n d l e 4 6 5 4 1l o a d i n gt h eh e a tg e n e r a t e 4 6 5 4 2s e t t i n gt h ec o n v e c t i o nh e a tt r a n s f e r 4 6 5 4 3s e t t i n gt h er a d i a t i o nh e a tt r a n s f e r 4 7 5 5a n a l y s i so nt h et e m p e r a t u r ef i e l dc h a r a c t e r i s t i c so fa e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e4 8 5 5 1t h eh e a tf l u xv e c t o ro f t h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ea tr a t e dc o n d i t i o n s 4 8 5 5 2c o n t r a s ta n a l y s i sa b o u tt e m p e r a t u r ef i e l do ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ea t r a t e dc o n d i t i o n s 4 9 5 5 3m a i np a r t st e m p e r a t u r ef i e l do ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e d s p i n d l e a tr a t e d c o n d i t i o n s - - 51 5 5 4t e m p e r a t u r e - r i s eo fm a i np a r t so ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l ew h e ni t w o r k sa td i f f e r e n ts p e e d 5 6 5 6m e a s u r e st oi m p r o v et e m p e r a t u r er i s eo ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 5 8 5 6 1r e d u c eh e a t i n gs o u r c e 。5 8 5 6 2e n h a n c eh e a td i s s i p a t i o n 6 0 5 6 3o t h e rf a c t o r st h a ta f f e c tt h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e d s p i n d l e 6 5 5 7c h a p t e rs u m m a r y 6 6 c h a p t e r6e x p e r i m e n t a ls t u d yo ft h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h ea e r o s t a t i cm o t o r i z e d s p i n d l e 6 7 6 1e x p e r i m e n t a ls c h e m e 6 7 6 2e x p e r i m e n t a ld e v i c e 6 8 i x 广东工业大学硕士学位论文 6 3e x p e r i m e n t a lm e t h o d sa n dd a t ap r o c e s s i n g 6 8 6 4c o m p a r i s o na n da n a l y s i so ft h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n sw i t he x p e r i m e n t a lr e s u l t s 7 2 6 5c h a p t e rs u m m a r y 7 3 s u m m a r ya n dp r o s p e c t 7 4 r e f e r e n c e s 7 6 p a p e rl i s t ”7 9 s t a t e m e n to f o r i g i n a lc r e a t i o na n da u t h o r i z a t i o n ”8 0 a c k n o w l e d g e m e n t s 81 x 第一章绪论 i 1 课题研究背景及意义 第一章绪论 高速机床的工作性能主要取决于超高速主轴、高速进给部件及其控制系统、高 刚度大阻尼的支承部件等，其中超高速主轴是高速机床的核心部件，有机床心脏之 称，它的性能在很大程度上决定了机床所能达到的加工精度和生产效率。电主轴是 将机床主轴与电机融为一体的新技术，它连同电机技术、高速刀具技术一起，把高速 加工推向了一个新的时代。空气电主轴具有低摩擦特性、优良的高低速和高低温性 能，运动平稳、回转精度高、噪音低、振动小，结构紧凑、传动链短、机械效率高 等优点，在精密超高速轻载切削装备中得到了广泛的应用。 空气静压轴承中的关键部分是节流器，节流器使外部加压气体在进入轴承间隙 之前产生节流效果，并形成具有一定承载力、刚度和稳定性的润滑气膜，并借助形 成的压力气膜来支承主轴并实现平稳动作【l l 【2 l 。因此空气轴承是一种没有接触的系 统，气膜就像润滑剂一样把相互运动的两个表面分离。空气轴承又分为径向空气 轴承和止推空气轴承( 轴向空气轴承) ，如图1 1 、图1 2 所示，空气主轴的基本原 理如图1 3 所示，图中轴：醛的止推盘在前端。 图1 1 空气静雎径向轴承工作原理图 f i g l - i t h es t r u c t u r a lo fa e r o s t a t i cr a d i a lb e a r i n g h o j h o 图1 2 空气静压止推轴承工作原理图 f i g l 一2 t h es t r u c t u r a lo fa e r o s t a t i ct h r u s tb e a r i n g 广东工业大学硕士学位论文 径向空 j o u r n l ”眦键削驯“气槽， 1 h r “s 7 88 5 “川g 止推空气轴孕。 图i - 3 空气电主轴的基本原理 f i g 1 3t h eb a s i cp r i n c i p l eo fa e r o s t a t i cm o t o r i z e ds p i n d l e 高速切削过程中，主轴系统在内、外热源的作用下产生温升，形成复杂的温度 场分布和不均匀的热变形，导致加工误差。在超高速加工中，主轴的负荷较小，受 力产生的弹性变形引起的加工误差常常很小，此时机床的热变形引起的误差尤为突 出。热变形引起的加工误差是影响机床加工精度的主要因素之一。因此，提高主轴 的热稳定性保证主轴的热刚度是开发电主轴的关键技术，电主轴的热特性是其有待 解决的一大难题。 在高速切削条件下，由于切削速度和进给速度很高，绝大部分的切削热量由切 屑带走，所以切削热对电主轴的热影响较小。因此，影响主轴温升的主要因素是主 轴电机的发热和轴承的摩擦热。为了提高主轴的热稳定性保证主轴的热刚度，就应 该从以上两个主要因素着手分析1 4 1 。 空气静压轴承在运转时，压力梯度驱动气体润滑剂从高压区流向低压区，由于 气体润滑膜的粘性，外部驱动功通过粘性摩擦转换成热能，这种摩擦热一部分成为 气体的内能，可通过强迫对流被排出轴承体外的气体带走，导致排气温度高于进气 温度；一部分通过对流换热和热传导传入轴承和主轴系统的其它结构中，导致轴承 的温升。轴承结构在高温下发生热膨胀和热变形，能够使轴承间隙( 即润滑膜厚度) 的尺寸和形状发生重大的改变。因此气体润滑膜的厚度在十几到几十微米之间，热 变形和热膨胀完全有可能使轴承在运转中发生卡死故障例。所以轴承的热特性是制 约其提高转速的主要原因之一。 第一章绪论 空气静压电主轴采用内藏式主轴电机直接驱动形式，电机的内置导致主轴的散 热条件差，主轴电机和轴承的发热和温升会直接导致主轴的热变形，不仅影响电主 轴的精度，严重时还会使空气静压轴承瞬间抱死。通过对东莞某电主轴生产厂家的 调研，发现其返修的电主轴相当一部分是由于空气轴承卡死而损坏的。 本文通过对空气静压轴承内部热力学过程进行研究，得到空气静压轴承生热原 理和空气润滑膜与轴承结构间换热过程的规律与影响因素；对空气静压电主轴热源 与传热特性进行了理论分析与数值计算；用有限元软件a n s y s 分析空气静压电主 轴的温度场分布，提出改善空气静压电主轴的热态特性的具体措施。这对设计超高 速空气静压电主轴和完善超高速空气静压轴承发热和传热理论有实用价值。 1 2 国内外研究现状 高速电主轴在高温下会因温升的原因，在瞬间出现故障，甚至连报警信号都来 不及发出，因此当前在国际上对高速电主轴的热态特性研究已成为热点。虽然气体 轴承在结构上是一种比较简单的机械，但它内部的热力学过程相当复杂，传热学现 有的实验结果和关系式是否适用于只有几十微米厚的润滑膜与轴承结构的换热过程 等问题并没有得到充分的研究，针对轴承的传热机制的研究还比较少。 目前，英国w e s tw i n d 公司自主研发的d 1 7 3 3 型超高速空气静压电主轴最高转 速可达2 5 0 0 0 0 r p m ，是加工钻孔直径小于1 0 0 微米小孔的最佳选择。在科研领域， 韩国学者j i nk y u n gc h o i 分析了在选用合适的主轴传热系数的前提下，有限元方法 可以仿真分析出主轴的热态特性l s 】。美国普渡大学的学者c h i w e i l i n 等建立了电主 轴的综合热态与动态模型，得出高速电主轴运转过程中产生的离心力会影响主轴的 刚度l ，l 。日本机械学会的学者分析了供气温度对空气静压主轴热变形的影响，得出 通过控制供气温度可有效降低轴承间隙内的温度l l 。美国普渡大学的学者建立了动 态的热结构耦合主轴模型，分析了轴承结构对高速主轴热变形的影响，结果表明轴 承的放置方位对主轴刚度有很大的影响 o l 。伊朗谢里夫理工大学的学者建立了采用 滚动轴承支撑的高速电主轴的热结构耦合模型，对轴承热热性和预紧进行了分析 0 0 o 目前国内电主轴生产厂家自主研制空气电主轴技术欠缺，主要是仿制成熟产品 或在成熟产品的基础上进行改进。在科研领域，浙江大学的蒋兴奇教授分析并计算 了高速精密角接触球轴承的发热和热传递特性j 。华中科技大学研究生王明权对划 3 广东工业大学硕士学位论文 片机空气静压电主轴热变形进行了研究，对低膨胀主轴进行了设计【坨l 。哈尔滨工业 大学l u ，y 等对高速主轴的有限元热特性进行了分析，得到了主轴温度场分布，为 减少主轴温升和热变形提供了理论基础【1 3 i 。四川大学杨作伟等对高速电主轴进行了 热特性和动态特性的耦合场分析与实验研究，结果表明所建模型满足耦合场分析的 需要【l 。北京航空航天大学孙红梅等对立式加工中心中的高速主轴系统进行了有限 元热特性分析，得到了稳态下的主轴温升1 1 5 1 。广东工业大学近年来也一直致力于电 主轴技术的研究。教授肖曙红利用有限元软件对基于热结构耦合的电主轴进行了热 态特性分析，提出了改善主轴温升特性的措施【1 6 l ：教授马平对g d