車削中心電主軸熱態(tài)分析及熱誤差研究.pdf

1、由于高速電主軸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高以及響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速加工設(shè)備中。隨著電主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越來越高，主軸發(fā)熱也愈加嚴(yán)重，電主軸的熱誤差也越來越大，而電主軸作為高速高精密裝備的核心部件，熱誤差對(duì)裝備的精度損害很大。要想達(dá)到控制電主軸熱誤差的目的，就需要對(duì)電主軸溫度和熱誤差情況進(jìn)行深入研究，探索電主軸熱誤差產(chǎn)生規(guī)律，這對(duì)于精確進(jìn)行電主軸熱誤差補(bǔ)償意義重大。本文圍繞高速電主軸熱態(tài)特性及誤差預(yù)測(cè)模型建立展開深入分析研究。主要內(nèi)容

2、包括:
　　(1)基于熱力學(xué)知識(shí)計(jì)算得到熱分析參數(shù)，分析了主軸系統(tǒng)的主要熱量傳遞形式及特點(diǎn)，并根據(jù)具體的熱量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，詳細(xì)計(jì)算了主軸系統(tǒng)中的生熱及換熱參數(shù)。運(yùn)用有限元方法電主軸模型，進(jìn)行了熱穩(wěn)態(tài)分析，并且分析了電主軸熱態(tài)性能。
　　(2)進(jìn)行電主軸熱誤差實(shí)驗(yàn)，精確測(cè)量電主軸溫度測(cè)點(diǎn)溫度及其實(shí)時(shí)熱位移，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法，基于三種不同溫度變量建立了電主軸熱誤差預(yù)測(cè)模型，并分析網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合性、

3、殘余誤差及誤差百分比等，提出了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行誤差預(yù)測(cè)存在的局限性。
　　(3)針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤差預(yù)測(cè)的缺陷，提出運(yùn)用遺傳算法進(jìn)一步優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)熱誤差預(yù)測(cè)的方法，然后應(yīng)用此方法對(duì)前面建立的三種熱誤差預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化操作，繪制網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)度曲線和誤差平方和曲線進(jìn)行對(duì)比分析，并分析優(yōu)化后熱誤差預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合性、殘余誤差及誤差百分比等性能參數(shù)。
　　通過分析表明，主軸溫度最高位置位于電機(jī)轉(zhuǎn)子處，主軸冷卻裝置可以有效降低電

4、機(jī)定子溫度，主軸軸承溫升較大可以采取措施進(jìn)一步降低。同時(shí)，對(duì)于主軸熱變形也進(jìn)行了分析，得出主軸熱變形最大方向在軸向，故應(yīng)該采取措施進(jìn)行軸向位移補(bǔ)償，以降低主軸加工誤差。
　　通過誤差網(wǎng)絡(luò)建模分析表明，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的非線性擬合及泛化能力，基于三種不同的溫度變量所建模型可以很好地契合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于相對(duì)溫升變量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，模型殘余誤差的百分比最小，為3.35％;基于三種不同的溫度變量GA優(yōu)化BP網(wǎng)絡(luò)的殘余誤差百分比相對(duì)于