电主轴 动态特性 热态特性 耦合.doc

电主轴论文：HMC80卧式加工中心电主轴热、动态特性分析及耦合研究【中文摘要】电主轴单元的结构设计、热态特性和动态特性在很大程度上决定了高速数控机床的加工质量和切削能力,也是影响其加工精度的重要因素。对主轴单元进行热态特性和动态特性的研究,对进一步提高高速机床的工作性能有十分重要的意义。本文以HMC80卧式加工中心用电主轴为研究对象,以实现电主轴的高速、高精度为目标,采用有限元方法,运用ANSYS软件,对电主轴的热态特性和动态特性进行研究,具体工作如下:1.主轴动态特性的分析确定了电主轴的支承型式并计算了电主轴前后轴承的径向刚度。建立电主轴动态分析的三维有限元模型,利用ANSYS软件对电主轴进行模态特性分析和谐相应分析。分析电主轴的振型、固有频率和临界转速。计算了电主轴在一般工况下的切削力,研究电主轴前端面对频率的动态响应位移,并提出改善电主轴动态特性的措施。2.主轴单元热态特性的分析确定了电主轴热分析的边界条件和热载荷,建立电主轴热分析的二维有限元模型,利用ANSYS软件对电主轴进行稳态热分析和热结构耦合分析。分析电主轴单元的温升变化及温度场分布情况,对电主轴的热变形和热应力分布情况进行分析和讨论,研究温升对电主轴性能的影响,并提出改善电主轴.【英文摘要】Motorized spindle structure design, thermal and dynamic characteristics not only largely determine the quality of high-speed CNC machine tools and cutting processing capability, but also affect the machining accuracy an important factor. Motorized spindle thermal characteristics and dynamic characteristics of the study, to further improve the work performance of high-speed machine tools is very important. In this paper and to the HMC80 motorized spindle as an example. To achieve high-speed spindle, high acc.【关键词】电主轴 动态特性 热态特性 耦合【英文关键词】Motorized spindle Dynamic characteristics Thermal characteristics Coupled analysis【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】HMC80卧式加工中心电主轴热、动态特性分析及耦合研究摘要7-8Abstract8-9第一章 绪论10-181.1 课题背景10-121.1.1 课题来源101.1.2 课题研究的主要内容10-111.1.3 课题研究的意义及目的11-121.2 电主轴概述12-131.2.1 电主轴概念121.2.2 电主轴单元系统组成12-131.2.3 电主轴单元特点131.3 电主轴技术的发展及研究现状13-181.3.1 电主轴的发展现状13-141.3.2 电主轴的发展趋势14-151.3.3 电主轴热态特性的研究现状15-161.3.4 电主轴动态特性的研究现状16-18第二章 电主轴单元的动态特性分析18-292.1 电主轴动态特性分析概述182.2 主轴支承型式与轴承选择18-192.3 主轴轴承的预紧与刚度19-202.4 电主轴的模态分析20-242.4.1 模态分析的理论基础20-212.4.2 电主轴的ANSYS 模态分析的建模和网格划分21-222.4.3 电主轴模态分析的加载与求解22-232.4.4 电主轴临界转速分析23-242.5 电主轴的谐响应分析24-272.5.1 谐响应理论分析242.5.2 ANSYS 中的谐响应分析242.5.3 激振力的确定24-262.5.4 电主轴的谐响应分析26-272.6 提高电主轴动态特性的措施27-282.7 本章小结28-29第三章 电主轴单元的热态特性分析29-443.1 电主轴的热源和散热分析29-313.1.1 电主轴的热源分析293.1.2 电主轴的散热分析293.1.3 电主轴电机的发热计算29-313.1.4 电主轴轴承的发热分析与计算313.2 电主轴的传热31-363.2.1 电机定子与循环冷却油间的对流换热31-333.2.2 电机定子转子气隙传热33-343.2.3 转子端部传热343.2.4 轴承与油气润滑的对流换热34-363.2.5 电主轴与周围空气的换热363.3 电主轴的稳态热分析36-393.3.1 ANSYS 热分析的基本原理36-373.3.2 电主轴热分析的建模及网格划分373.3.3 电主轴热载荷的计算37-383.3.4 电主轴热分析边界条件的确定38-393.4 电主轴热结构耦合分析39-413.5 改善本课题电主轴的热态特性41-433.6 本章小结43-44第四章 电主轴动态特性与热态特性耦合研究44-574.1 预紧力对主轴动态特性的影响44-464.1.1 预紧力对轴承刚度的影响44-454.1.2 预紧力对固有频率的影响45-464.2 预紧力对主轴热态特性的影响46-484.3 热态特性对动态特性的影响48-514.4 动态特性对热态特性的影响51-564.4.1 LM