精密磨床電主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

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1、學(xué)校代碼：10255學(xué)號(hào)：2140621東華大學(xué)精密磨床電主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析DynamicCharacteristicAnalysisofElectricSpindleSystemofPrecisionGrinder專業(yè)名稱：機(jī)械工程作者姓名：湯世炎導(dǎo)師姓名：何勇答辯日期：2017年2月25日東華大學(xué)碩士學(xué)位論文答辯委員會(huì)成員名單姓名職稱職務(wù)工作單位備注王慶明教授答辯委員會(huì)主席華東理工大學(xué)韓強(qiáng)副教授答辯委員會(huì)委員東華大學(xué)李慧敏副教授答辯委員會(huì)委員東華大學(xué)馬曉建副教授答辯委員會(huì)委員東華大學(xué)費(fèi)勝巍副研究員答辯委員會(huì)委員東華大學(xué)李艷副教授答辯委員會(huì)秘書東華大學(xué)東華大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人

2、鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中己明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作席及成果的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，我對(duì)所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：場(chǎng)世長(zhǎng)日期：２〇／年Ｘ月巧日了東華大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書Ｉ學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，化許論文被査閱或借閱。本人授權(quán)東華大學(xué)可Ｗ將本學(xué)位論文的全部或

3、部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)巧檢索、，可Ｗ采用影印縮印或婦描等復(fù)削手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，巧＿年解密后適用本版權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密學(xué)位論文作者簽＞名：／兩散指導(dǎo)教師簽名：日期：２〇年三月２日日期：如／年之月每日ｎｙ７東華大學(xué)碩士學(xué)位論文精密磨床電主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析摘要隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)凸輪軸的加工質(zhì)量提出了更高的要求，凸輪軸磨削屬于非圓磨削，不僅加工余量大、精度要求高而且材料比較難磨。因此，凸輪軸磨削技術(shù)在一定程度上制約著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。凸輪軸磨削技術(shù)的關(guān)鍵在于精密磨床，而精密磨床的核心部件是電主軸系統(tǒng)，電主軸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能直接決定了凸輪軸的

4、磨削精度，動(dòng)靜壓軸承作為主軸單元的重要支承部件，其油膜溫升引起的主軸單元熱變形很大程度上也影響著主軸回轉(zhuǎn)精度。為了提高磨床的磨削精度、磨削效率和可靠性，本文對(duì)精密磨床電主軸系統(tǒng)做了如下研究：（1）根據(jù)磨床的技術(shù)參數(shù)及工況條件，計(jì)算了磨削的大小，對(duì)電主軸系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)電機(jī)進(jìn)行了選型，確定了主軸單元的外徑、內(nèi)徑、懸伸量以及支承跨距的大小，對(duì)軸承類型進(jìn)行了選擇并計(jì)算了軸承的剛度，分析了電主軸系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理。（2）采用拉格朗日法建立電主軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程，應(yīng)用ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語言建立了轉(zhuǎn)子-軸承有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析，獲取主軸系統(tǒng)前五階固有頻率和模態(tài)振型，

5、計(jì)算了主軸系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速，研究了不同邊界支承對(duì)電主軸系統(tǒng)系統(tǒng)固有頻率的影響。在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了諧響應(yīng)分析，計(jì)算了電主軸系統(tǒng)的動(dòng)剛度，采用三支承結(jié)構(gòu)對(duì)電主軸系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，提高了電主軸系統(tǒng)I東華大學(xué)碩士學(xué)位論文的動(dòng)態(tài)性能，并總結(jié)了提高電主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的主要措施。（3）采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)電主軸系統(tǒng)的前、后動(dòng)靜壓軸承油膜溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真，獲得了前、后軸承油膜溫度場(chǎng)分布云圖。運(yùn)用Workbench軟件對(duì)主軸單元進(jìn)行了熱變形分析，獲得了主軸單元前端部位的徑向熱變形量，研究了不同轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)主軸前端徑向熱變形的影響規(guī)律。（4）采用錘擊法對(duì)精密磨床電主軸系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，獲得了主軸

6、系統(tǒng)在單點(diǎn)激勵(lì)下的頻率響應(yīng)函數(shù)，獲得了電主軸系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比，驗(yàn)證有限元仿真結(jié)果的正確性。采用紅外測(cè)溫儀測(cè)量了電主軸系統(tǒng)運(yùn)行過程中前、后動(dòng)靜壓軸承實(shí)際溫升，計(jì)算了實(shí)際主軸單元熱變形量的大小，并與理論結(jié)果進(jìn)行比較分析。關(guān)鍵詞：精密磨床；磨削精度；電主軸系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)性能；熱變形II東華大學(xué)碩士學(xué)位論文DYNAMICCHARACTERISTICANALYSISOFELECTRICSPINDLESYSTEMOFPRECISIONGRINDERABSTRCATWiththedevelopmentofautomobileindustry,higherrequirementontheprocessi

7、ngqualityofthecamshafthasbeenputforward,camshaftgrindingisanoncirclegrinding,whichnotonlyhaslargemachiningallowanceandhighprecision,butalsothematerialisdifficulttogrind.Therefore,thecamshaftgrindingtechnologyhasa