高速電主軸滾珠軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析

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1、碩士學(xué)位論文高速電主軸滾珠軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析DYNAMICANALYSISOFHIGHSPEEDELECTRICSPINDLEBALLBEARINGS-ROTORSYSTEM張阿祺哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年12月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TH133.37學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621.8密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文高速電主軸滾珠軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能分析碩士研究生：張阿祺導(dǎo)師：杜建軍副教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：機(jī)械電子工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2015年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TH133.37U.D.C

2、:621.8DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringDYNAMICANALYSISOFHIGHSPEEDELECTRICSPINDLEBALLBEARINGS-ROTORSYSTEMCandidate：ZhangAqiSupervisor：AssociateProf.DuJianjunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateof

3、Defence：December,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要先進(jìn)制造技術(shù)一詞首次出現(xiàn)是在上世紀(jì)80年代初，此后先進(jìn)制造技術(shù)逐步取代機(jī)械制造技術(shù)。它是將各方面技術(shù)交錯(cuò)集合而成的，并應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)制造的全過(guò)程，先進(jìn)制造是以產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造為核心、以機(jī)電一體化為基礎(chǔ)的一門綜合技術(shù)，將信息技術(shù)、通訊技術(shù)、電子技術(shù)等多方面融合到制造技術(shù)里面，成為具有一定智能化的自動(dòng)化制造技術(shù)。電主軸技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，是高速數(shù)控機(jī)床和高速加工中心等精密加工機(jī)

4、床的核心部件，對(duì)產(chǎn)品的加工效率和零件的加工精度有著顯著的提高。精密機(jī)床主軸的工作轉(zhuǎn)速都很高，接近于系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，此時(shí)對(duì)系統(tǒng)的支承軸承要求也比較高，軸承的極限轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)要符合電主軸的性能要求。高轉(zhuǎn)速下的角接觸軸承和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能對(duì)機(jī)床電主軸的加工性能影響非常大，從而提出了分析高速電主軸軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的要求，對(duì)系統(tǒng)的固有頻率進(jìn)行分析，并研究臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)的影響因素，以便優(yōu)化電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高電主軸的性能。本文的研究對(duì)象是高速電主軸滾珠軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，運(yùn)用有限元法劃分主軸轉(zhuǎn)子單元，通過(guò)數(shù)學(xué)建模、MATLAB程序編寫、數(shù)值分析、動(dòng)態(tài)分析等方法進(jìn)行研

5、究，并且運(yùn)用轉(zhuǎn)換變量和改變編程思維降低求解難度、提高求解速度，分析了高速角接觸球軸承的內(nèi)部動(dòng)力學(xué)性能和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。本文針對(duì)角接觸球軸承的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作原理和高速電主軸球軸承的幾何變形建立Hertz接觸數(shù)學(xué)分析模型，完成軸承在靜載荷作用下或者低速狀態(tài)下的力學(xué)性能分析。在靜力分析得出的初始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)高速狀態(tài)下的內(nèi)部動(dòng)力學(xué)分析得出高速狀態(tài)下軸承內(nèi)部動(dòng)力學(xué)性能參數(shù)值并繪制圖形進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明，軸承的內(nèi)部動(dòng)力學(xué)狀態(tài)影響是不可忽略的，關(guān)系著系統(tǒng)的固有頻率、臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)的變化。最后對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，結(jié)果表明，預(yù)載荷對(duì)系統(tǒng)的固有頻率、臨界轉(zhuǎn)速、

6、軸端不平衡響應(yīng)等影響較大，一定程度預(yù)載荷的增加有利于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的提升。適當(dāng)減小軸端零件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)子外伸長(zhǎng)度，有利于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的提高，轉(zhuǎn)子的支承跨距對(duì)系統(tǒng)性能的影響出現(xiàn)了一個(gè)峰值，可以考慮選取附近的值作為系統(tǒng)的支承跨距。最后，通過(guò)這些分析對(duì)電主軸設(shè)計(jì)優(yōu)化和改良提出建議。關(guān)鍵詞：高速電主軸；角接觸球軸承；有限元；動(dòng)態(tài)分析-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractIntheearly1980s,theadvancedmanufacturingtechnologyfirstappeared.Gradually,theadvancedmanufacturi

7、ngtechnology,whichcross,fuseandintegrateallthevariousaspects,hadreplacedthemechanicalmanufacturingtechnology.Theadvancedtechnologywhichincludesmachinery,electronics,energy,informationandmaterials,isusedinthewholeprocessoftheproductsmanufacturing.Thedesignandmanufactureoftheproductsar

8、eseenasthece