高速電主軸的熱-結構分析及溫度預測研究.pdf

1、裝備制造業(yè)為國民經濟和國防建設提供生產技術設備，是影響經濟發(fā)展的重要因素。高速數控機床是裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略性產業(yè)，是高速制造技術的主要工具，實現高速加工必須保證其工作性能，高速主軸性能是高速數控機床工作性能的核心體現，而現在高速數控機床采用的高速主軸單元電機內裝式結構致使發(fā)熱嚴重，相對于彈性變形來說，熱變形影響機床加工精度顯得更為重要。本文以國家科技重大專項“高速臥式加工中心”的電主軸為研究對象，利用數值模擬方法，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，同時采用BP神經網絡建立了電主軸溫度場的預測模型。主要工作如下：
　　 1.對于電主軸熱特性機理問題，闡述了熱傳導、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構，在此基礎上分析了電主軸傳熱機制、影響溫升的因素及熱變形機理。
　　 2.對于高速電主軸熱特性計算問題，根據赫茲理論推導了球軸承滾動體與滾道的接觸半徑與接觸負荷；根據滾道接觸理論推導了在力與力矩作

3、用下內外圈的接觸角與角速度；利用摩擦理論推導了球軸承發(fā)熱量的計算公式及B.M捷米道維奇教授實驗得出圓柱滾子軸承發(fā)熱量的計算公式；根據電動機輸入功率與輸出功率的關系推導了因功耗轉化而得的電機發(fā)熱量計算公式?；陔娭鬏S的傳熱機制，利用怒謝爾特準則推導了組件的對流換熱系數計算公式；利用灰體間的輻射換熱原理推導了電機定子與轉子間的輻射換熱系數計算公式。
　　 3.對于電主軸熱結構的分析問題，運用有限元分析軟件ANSYS對電主軸單元進行了