高速電主軸的熱-結(jié)構(gòu)分析及溫度預(yù)測研究.pdf

1、裝備制造業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)提供生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備，是影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。高速數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是高速制造技術(shù)的主要工具，實(shí)現(xiàn)高速加工必須保證其工作性能，高速主軸性能是高速數(shù)控機(jī)床工作性能的核心體現(xiàn)，而現(xiàn)在高速數(shù)控機(jī)床采用的高速主軸單元電機(jī)內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)致使發(fā)熱嚴(yán)重，相對于彈性變形來說，熱變形影響機(jī)床加工精度顯得更為重要。本文以國家科技重大專項(xiàng)“高速臥式加工中心”的電主軸為研究對象，利用數(shù)值模擬方法，建立了基于有限元方法的電

2、主軸組件溫度場模型，查看在該溫度場下的變形，同時(shí)采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了電主軸溫度場的預(yù)測模型。主要工作如下：
　　 1.對于電主軸熱特性機(jī)理問題，闡述了熱傳導(dǎo)、熱對流及熱輻射等熱量傳遞的基本方式及高速臥式加工中心電主軸的主要結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上分析了電主軸傳熱機(jī)制、影響溫升的因素及熱變形機(jī)理。
　　 2.對于高速電主軸熱特性計(jì)算問題，根據(jù)赫茲理論推導(dǎo)了球軸承滾動(dòng)體與滾道的接觸半徑與接觸負(fù)荷；根據(jù)滾道接觸理論推導(dǎo)了在力與力矩作

3、用下內(nèi)外圈的接觸角與角速度；利用摩擦理論推導(dǎo)了球軸承發(fā)熱量的計(jì)算公式及B.M捷米道維奇教授實(shí)驗(yàn)得出圓柱滾子軸承發(fā)熱量的計(jì)算公式；根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸入功率與輸出功率的關(guān)系推導(dǎo)了因功耗轉(zhuǎn)化而得的電機(jī)發(fā)熱量計(jì)算公式?；陔娭鬏S的傳熱機(jī)制，利用怒謝爾特準(zhǔn)則推導(dǎo)了組件的對流換熱系數(shù)計(jì)算公式；利用灰體間的輻射換熱原理推導(dǎo)了電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子間的輻射換熱系數(shù)計(jì)算公式。
　　 3.對于電主軸熱結(jié)構(gòu)的分析問題，運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對電主軸單元進(jìn)行了