本文關(guān)鍵詞：基于Fluent的電主軸熱態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 電主軸 滾動(dòng)軸承 有限元分析 溫度場(chǎng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：高速電主軸作為高速機(jī)床的核心部件,其性能優(yōu)劣直接影響到數(shù)控機(jī)床的加工精度、穩(wěn)定性以及使用范圍。電主軸采用機(jī)床主軸與電機(jī)融為一體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),由于其相對(duì)密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),自然散熱條件較差。因此,有必要對(duì)電主軸進(jìn)行熱態(tài)特性分析和研究,并且主軸熱態(tài)特性是影響電主軸精度的諸多相關(guān)因素中最為重要的因素之一。本文是以廣州市昊志機(jī)電股份有限公司研發(fā)的高速電主軸為研究對(duì)象,對(duì)高速電主軸的熱源、熱傳導(dǎo)機(jī)制、穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)、熱變形、熱應(yīng)力進(jìn)行分析和研究,運(yùn)用有限元軟件對(duì)模型進(jìn)行熱-流-固結(jié)構(gòu)耦合分析,并且通過實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證本文所獲得的電主軸穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的準(zhǔn)確性。最后,以主軸熱變形量和應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù),對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。本文主要研究內(nèi)容如下：1.分析了電主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并計(jì)算了電主軸主要熱源的發(fā)熱量：電機(jī)的損耗發(fā)熱和陶瓷混合球軸承的摩擦生熱。根據(jù)電主軸對(duì)流換熱的特點(diǎn),計(jì)算電主軸相關(guān)零部件的對(duì)流換熱系數(shù),從而建立的電主軸發(fā)熱及熱傳導(dǎo)的理論模型。2.根據(jù)電主軸的發(fā)熱及熱傳導(dǎo)理論模型,建立電主軸的熱-流-固結(jié)構(gòu)耦合有限元模型,利用Fluent軟件對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析,并通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量電主軸關(guān)鍵點(diǎn)溫度數(shù)據(jù),驗(yàn)證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.在完成電主軸溫度場(chǎng)分析后,運(yùn)用ANSYS Workbench平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行主軸熱變形分析,以軸承及電機(jī)所在主軸位置為設(shè)計(jì)變量,以主軸熱變形及熱應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù),對(duì)主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：電主軸 滾動(dòng)軸承 有限元分析 溫度場(chǎng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 電主軸概述11-12
• 1.2 電主軸發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)12-14
• 1.2.1 國外高速電主軸發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.2.2 國內(nèi)高速電主軸發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 高速電主軸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)13-14
• 1.3 本課題來源及研究內(nèi)容14-19
• 1.3.1 課題來源14
• 1.3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.3 課題研究的主要內(nèi)容16-19
• 第二章 電主軸的結(jié)構(gòu)19-25
• 2.1 電主軸的關(guān)鍵技術(shù)19-21
• 2.1.1 支撐軸承技術(shù)19-20
• 2.1.2 動(dòng)平衡技術(shù)20
• 2.1.3 潤滑技術(shù)20
• 2.1.4 冷卻技術(shù)20-21
• 2.1.5 主軸電機(jī)技術(shù)21
• 2.2 電主軸的熱源分析21-22
• 2.3 電主軸傳熱特性分析22
• 2.4 影響電主軸溫升的因素22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第三章 電主軸熱特性分析及計(jì)算25-41
• 3.1 陶瓷混合軸承的分析與生熱計(jì)算25-34
• 3.1.1 Hertz點(diǎn)接觸理論26-28
• 3.1.2 軸承的生熱分析及計(jì)算28-34
• 3.2 電主軸內(nèi)置電機(jī)生熱分析與計(jì)算34-38
• 3.2.1 電機(jī)發(fā)熱分析35-36
• 3.2.2 內(nèi)置電機(jī)生熱計(jì)算36-38
• 3.3 電主軸熱源的生熱率計(jì)算38
• 3.4 電主軸對(duì)流換熱特性分析及計(jì)算38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 電主軸的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析41-55
• 4.1 熱傳遞基礎(chǔ)41-43
• 4.2 電主軸穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析43-49
• 4.2.1 溫度場(chǎng)分析的基本步驟43-44
• 4.2.2 電主軸有限元模型44-45
• 4.2.3 電主軸穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)計(jì)算45-46
• 4.2.4 電主軸穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析及研究46-49
• 4.3 電主軸溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證49-53
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試方法49-51
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試過程51
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真分析對(duì)比51-53
• 4.3.4 誤差分析53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第五章 電主軸的熱變形分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化55-69
• 5.1 電主軸的熱變形分析55-58
• 5.1.1 主軸熱變形分析基本步驟55
• 5.1.2 電主軸熱變形有限元分析55-58
• 5.2 電主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化58-67
• 5.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)原理58-59
• 5.2.2 ANSYS Workbench優(yōu)化設(shè)計(jì)59-61
• 5.2.3 主軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)61-67
• 5.3 本章小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 閆大鵬;吳玉厚;張柯;;高速陶瓷電主軸的熱源分析及其計(jì)算[J];機(jī)械工程師;2005年12期

2 周大帥;林厚波;陳永波;;高速電主軸的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];金屬加工(冷加工);2011年18期

3 吳玉厚;于文達(dá);張麗秀;馬向楠;于世成;;基于損耗實(shí)驗(yàn)的電主軸溫度場(chǎng)分析[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年01期

4 李立毅,崔淑梅,宋凱,程樹康;高頻電主軸的發(fā)熱及其對(duì)策[J];微電機(jī)(伺服技術(shù));2000年03期

5 馬平,白釗,李鍛能,張伯霖;高速大功率電主軸的油水熱交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2004年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張靜;基于高速車銑復(fù)合加工中心電主軸系統(tǒng)研究[D];蘭州理工大學(xué);2006年

2 于印民;高速電主軸軸向熱伸長及徑向振動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量與補(bǔ)償?shù)难芯縖D];沈陽理工大學(xué);2009年

3 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

4 劉小文;全陶瓷電主軸主軸精密加工實(shí)驗(yàn)研究及動(dòng)態(tài)性能分析[D];沈陽建筑大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：550644