本文關(guān)鍵詞：高速銑削電主軸動(dòng)態(tài)熱態(tài)特性分析及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速加工技術(shù)已經(jīng)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(jī)床得到了廣泛應(yīng)用，作為高速加工數(shù)控機(jī)床的核心功能部件，電主軸的性能直接影響整個(gè)加工系統(tǒng)的加工精度和切削質(zhì)量，電主軸的動(dòng)態(tài)性能和熱態(tài)性能的深入研究，對(duì)電主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)象，，驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，將仿真分析理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)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(duì)角接觸球軸承進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，求解動(dòng)力學(xué)平衡特征方程組，分析主軸轉(zhuǎn)速和預(yù)緊力對(duì)軸承接觸角及徑向剛度的影響，為電主軸的動(dòng)態(tài)分析打下理論基礎(chǔ)。 分析計(jì)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(jiǎn)化模型，在ANSYS Workbench中進(jìn)行求解計(jì)算，分析主軸系統(tǒng)自由狀態(tài)下振動(dòng)的前六階振型、固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速；運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(nèi)動(dòng)態(tài)響應(yīng)位移，選擇主軸前端面、轉(zhuǎn)子前端面和主軸后端面為測(cè)試點(diǎn)，計(jì)算主軸動(dòng)剛度。研究分析主軸動(dòng)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(xué)和工程熱力學(xué)為理論基礎(chǔ)，確定本課題用主軸的熱邊界條件，研究主軸轉(zhuǎn)速、冷卻水流量、軸承預(yù)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(jì)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(yīng)變分析云圖，分析影響主軸熱態(tài)特性的主要因素。 為了驗(yàn)證仿真分析方法的準(zhǔn)確性，對(duì)裝配的電主軸進(jìn)行模態(tài)測(cè)試、振動(dòng)測(cè)試和溫升測(cè)試實(shí)驗(yàn)，選擇可靠的實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置和測(cè)試方法，改變主要相關(guān)參數(shù)，如主軸轉(zhuǎn)速、軸承預(yù)緊力等，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察參數(shù)對(duì)主軸動(dòng)態(tài)特性和溫升的影響情況，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，研究分析產(chǎn)生誤差的原因。
【關(guān)鍵詞】：電主軸 ANSYS Workbench 動(dòng)態(tài)特性 熱態(tài)特性 實(shí)驗(yàn)測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外高速電主軸技術(shù)現(xiàn)狀11-14
• 1.3.2 高速電主軸動(dòng)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?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 高速電主軸軸承動(dòng)力學(xué)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(yùn)動(dòng)分析21-23
• 2.3.1 滾動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)21
• 2.3.2 滾動(dòng)體的旋滾比計(jì)算21-23
• 2.4 滾動(dòng)體受力與變形23-28
• 2.4.1 滾動(dòng)體受力23-24
• 2.4.2 滾動(dòng)體與套圈的接觸應(yīng)力與變形24-27
• 2.4.3 陶瓷球軸承接觸點(diǎn)曲率計(jì)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(yù)加載荷28-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 高速銑削電主軸的動(dòng)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(jiǎn)化和網(wǎng)格劃分33-34
• 3.2.3 模態(tài)分析求解34-35
• 3.2.4 臨界轉(zhuǎn)速分析35-36
• 3.3 電主軸的諧響應(yīng)分析36-41
• 3.3.1 諧響應(yīng)理論分析36-37
• 3.3.2 ANSYS 中的諧響應(yīng)分析37
• 3.3.3 激振力的確定37-39
• 3.3.4 電主軸的諧響應(yīng)分析39-41
• 3.4 本章小結(jié)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(dòng)機(jī)的發(fā)熱分析與計(jì)算43-44
• 4.2.3 角接觸球軸承的發(fā)熱分析與計(jì)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(jī)體與冷卻水間的對(duì)流換熱46-48
• 4.3.2 電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子氣隙傳熱48-49
• 4.3.3 轉(zhuǎn)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(duì)流換熱50-51
• 4.3.6 電主軸熱邊界條件計(jì)算結(jié)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(jié)58-59
• 第5章 電主軸性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究59-69
• 5.1 概述59
• 5.2 模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原理59-60
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備60
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-61
• 5.3 動(dòng)態(tài)振動(dòng)測(cè)試61-65
• 5.3.1 測(cè)試方法62-63
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備63-64
• 5.3.3 測(cè)試結(jié)果分析64-65
• 5.4 電主軸溫升實(shí)驗(yàn)研究65-68
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試方法65-67
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果75-77
• 致謝77

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(shù)與機(jī)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(yīng)用[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);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(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2000年07期

4 李慶芳;剛性鏜削主軸動(dòng)態(tài)特性計(jì)算與分析[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);1986年11期

5 尹洋;殷國(guó)富;常選倉(cāng);;基于仿真技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在高速主軸中的應(yīng)用[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2009年06期

6 龔維強(qiáng);;X52K立銑頭主軸調(diào)整[J];機(jī)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(cè)系統(tǒng)[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào);2009年05期

8 ;機(jī)床通用部件——多軸箱主軸端部和可調(diào)接桿[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);1982年05期

9 譚建正;;如何定向裝配機(jī)床主軸[J];中國(guó)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(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(guó)CAE工程分析技術(shù)年會(huì)暨2011全國(guó)計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì)論文集[C];2011年

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

3 解希娟;;高速銑削機(jī)器人在模具制造中的應(yīng)用[A];第十五屆全國(guó)汽車檢測(cè)技術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

4 肖軍民;;3Cr2Mo模具鋼高速銑削力數(shù)學(xué)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(huì)文;萬寶文;;高速銑工藝在薄板零件加工中的應(yīng)用[A];2010年“航空航天先進(jìn)制造技術(shù)”學(xué)術(shù)交流論文集[C];2010年

6 楊斌;徐九華;傅玉燦;耿國(guó)盛;蘇林林;;鈷基高溫合金的高速銑削試驗(yàn)研究[A];2010年“航空航天先進(jìn)制造技術(shù)”學(xué)術(shù)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(fù)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(jìn)制造技術(shù)”學(xué)術(shù)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(shù)[A];全國(guó)生產(chǎn)工程第九屆年會(huì)暨第四屆青年科技工作者學(xué)術(shù)會(huì)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(jī)械工程學(xué)會(huì)科技論壇暨2008海南機(jī)械科技論壇論文集[C];2008年

10 許凌云;;高速切削加工技術(shù)及應(yīng)用[A];“綠色制造 質(zhì)量管理”——海南省機(jī)械工程學(xué)會(huì)、海南省機(jī)械工業(yè)質(zhì)量管理協(xié)會(huì)2011年會(huì)論文集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉獻(xiàn)禮;PCBN刀具在中國(guó)市場(chǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與思考[N];機(jī)電商報(bào);2005年

2 本報(bào)記者 徐俊霞;GF阿奇夏米爾 No.1公司在中國(guó)多元市場(chǎng)的新策略[N];機(jī)電商報(bào);2008年

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

4 胡曉群 劉艷 李冬梅;數(shù)字化技術(shù)與設(shè)備推動(dòng)加工技術(shù)發(fā)展[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);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(guó)航空?qǐng)?bào);2007年

6 本報(bào)記者 蘭海俠;電加工機(jī)床前景看好 國(guó)內(nèi)電加工行業(yè)呼喚產(chǎn)業(yè)升級(jí)[N];機(jī)電商報(bào);2008年

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

8 孟朝紅 程文;創(chuàng)新：塑機(jī)業(yè)超越先進(jìn)的突破口[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

9 楊炯心;齊二機(jī)床奪得現(xiàn)代機(jī)床裝備大獎(jiǎng)[N];齊齊哈爾日?qǐng)?bào);2005年

10 莫言;透視日本石材機(jī)械工具業(yè)[N];中國(guó)建材報(bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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

2 汪振華;防銹鋁合金弱剛度復(fù)雜構(gòu)件高速銑削工藝研究[D];南京理工大學(xué);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(shù)[D];吉林大學(xué);2011年

4 李安海;基于鈦合金高速銑削刀具失效演變的硬質(zhì)合金涂層刀具設(shè)計(jì)與制造[D];山東大學(xué);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(xué);2004年

6 姜彬;高速面銑刀切削穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2008年

7 陳建嶺;鈦合金高速銑削加工機(jī)理及銑削參數(shù)優(yōu)化研究[D];山東大學(xué);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(shù)的研究[D];吉林大學(xué);2012年

9 王素玉;高速銑削加工表面質(zhì)量的研究[D];山東大學(xué);2006年

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

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李超;高速銑削電主軸動(dòng)態(tài)熱態(tài)特性分析及實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

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

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

4 王志瓊;電主軸故障分析及可靠性增長(zhǎng)技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2012年

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

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

7 張博;主軸直驅(qū)式車床熱特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2010年

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

9 譚琛;基于小波變換的電主軸振動(dòng)故障檢測(cè)技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2011年

10 劉慧;平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)與電主軸耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析[D];濟(jì)南大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：高速銑削電主軸動(dòng)態(tài)熱態(tài)特性分析及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：289420