1、 电主轴论文：电主轴热结构耦合特性分析【中文摘要】电主轴是机械加工机床的核心部件,电主轴技术水平的高低直接决定着机械制造业水平的高低,企业效率的提高至关重要的因素是机床转速的高速化,机床转速的提高就意味着电主轴转速的提高,随着转速的提高主轴发热量增大使变形严重主轴轴承烧毁或报废等,研究表明发热量增大与主轴轴承的预紧力和内外圈装配过盈量有很大关系。首先根据电主轴机械性能指标建立主轴模型,由高速电主轴高速情况下的边界条件对电主轴的发热量和热变形进行计算给出合理的发热量和热变形条件,并对主轴的负荷分布进行分析,为后续有限元分析的边界条件和载荷施加做准备,其次,结合有关理论对电主轴的温度场、热变形、预
2、紧力和内外圈配合过盈量进行计算并得出相应的数据。最后利用有限元分析软件 ANSYS 对主轴模型进行有限元热分析、热-结构耦合分析,分析中将预紧力和接触热阻等作为边界条件施加到主轴模型中,得出电主轴的热分布、热梯度和热变形图,由得出的分析结果反推出最佳预紧力与配合过盈量。并对分析得出的结果与前面的计算进行对比总结。通过研究最终得出电主轴的其最佳预紧力和内外圈装配过盈量,使主轴的发热量控制在最小,变形量也控制在主轴运转所需的精度范围。【英文摘要】Motorized spindle is the core component of mechanical processing machine, ele
3、ctric spindle technical level directly decides the mechanical manufacturing level, the enterprise to enhance the efficiency of the crucial factor is high speed machine tool, the machine speed increase means electric spindle speed increase, with the speed increase calorific value increases make defor
4、mation serious spindle spindle bearing burned or scrap, research show that increase with the calorific value of the spindle bearing pre.【关键词】电主轴 热-结构耦合 ANSYS 有限元分析【英文关键词】Motorized spindle Thermo-Structure Coupling ANSYS Finite Element Analysis【索购全文】联系 Q1：138113721 Q2：139938848【目录】电主轴热结构耦合特性分析 摘要 2-3
5、 ABSTRACT 3-4 第 1 章 绪论 7-13 1.1 研究背景 7-8 1.2 研究现状 8-11 1.3 课题的研究内容和对象 11-13 第 2 章 电主轴构造及特性 13-19 2.1 电主轴系统 13-16 2.1.1电主轴的结构和工作原理 13 2.1.2 电主轴的分类及其特点 13-16 2.2 电主轴的支承方式 16-18 2.3 电主轴的主要应用性能指标 18 2.4 本章小结 18-19 第 3 章 电主轴组件选配及建模 19-35 3.1 电主轴组件选配及意义 19-20 3.2 电主轴的受力分析 20-28 3.2.1 角接触轴承单元选配 22-25 3.2.2
6、 圆柱滚子轴承单元选配 25-26 3.2.3 钢制轴承与陶瓷滚子轴承的比较 26-27 3.2.4 高速刀具系统的选配 27-28 3.3 电主轴的制造装配工艺 28-30 3.3.1 电主轴的辅助设计技术 29 3.3.2 电主轴的制造技术 29-30 3.3.3 高速主轴电机的制造技术 30 3.4 电主轴的优化设计及分析 30-32 3.4.1 电主轴的轴向优化设计分析 30-31 3.4.2 电主轴的径向优化设计分析 31-32 3.5 电主轴的机械设计图 32-33 3.6 本章小结 33-35 第 4 章 电主轴的温度场及热变形的计算 35-71 4.1 电主轴热传导 35-41
7、 4.1.2 热传导方程 36-38 4.1.3 温度场边界条件 38-40 4.1.4 温度场的求解 40-41 4.2 电主轴轴承发热量的计算 41-43 4.3 电主轴轴承支承刚度的计算 43-44 4.4 主轴轴承预紧力及内外圈配合过盈量的计算 44-48 4.5 电主轴热变形理论计算 48-59 4.5.1 电主轴三维热传导问题的级数解 51-52 4.5.2 电主轴的热传导特点和数学描述 52-59 4.6 最佳热配合理论及研究 59-69 4.6.1 滚动体与内外圈游隙量变化的理论分布计算 60-66 4.6.2 热变形对轴承游隙影响的理论分布与计算 66-67 4.6.3 热变
8、形对主轴轴承配合过盈量影响的理论分析与计算 67-69 4.7 本章小结 69-71 第 5 章 电主轴的热-结构耦合分析 71-91 5.1 电主轴 ANSYS 热-结构耦合分析的原理 71-73 5.2 电主轴热-结构耦合分析的基本步骤 73-76 5.2.1 电主轴分析模型的建立 73 5.2.2 分析的边界条件的建立及属性选择 73-75 5.2.3 分析模型的处理 75-76 5.3 电主轴的热分析 76-81 5.4 电主轴的热-结构耦合分析 81-89 5.4.1 热-结构偶和分析结果 81-82 5.4.2 综合面计算和本章的分析所得的数据关系 82-89 5.5 本章小结 89-91 第 6 章 结论与展望 91-93 6.1 结论 91 6.2 展望 91-93 参考文献 93-97 致谢 97-98 攻读硕士学位期间的研究成果 98
