永磁同步电主轴关键部件可靠性分析

发布时间：2019-09-27 12:31

【摘要】：随着我国工业化程度的不断提升,对机械装备的精度和寿命提出了更高的要求。由于永磁同步电主轴具有结构紧凑、振动小、噪声低、稳定性好等优点,广泛应用于数控机床、加工中心等机械设备中。永磁同步电主轴的可靠运行对提高产品的加工效率、改善工件的加工质量和安全生产起着重要作用。因此,对永磁同步电主轴关键部件的疲劳寿命和可靠性进行分析有一定必要性。传统方法在对电主轴关键部件的设计时,一般对关键部件的尺寸、材料属性、载荷等参数取定值,而不考虑这些参数的变化。此外,传统方法通常用加大尺寸提高永磁同步电主轴可靠性。这不仅增大了体积、提高了成本,而且有些电主轴仍不能确保可靠运行。本文借助有限元法,对永磁同步电主轴的关键部件进行了疲劳寿命和可靠性研究,研究工作主要包括以下几个方面:求解永磁同步电主轴关键部件的受力。通过对电主轴进行气隙磁场的分析和计算,提取出随时间和位置变化的输出转矩和径向电磁力密度,并进行了频谱分析。结合不平衡磁拉力的产生机理,分别计算出电主轴同心时和偏心时的不平衡磁拉力。利用ANSYS Workbench软件对永磁同步电主轴的关键部件进行模态分析、静力分析和谐响应分析。通过模态分析得到关键部件的固有频率和振型,验证了永磁同步电主轴正常运行时,固有频率与激励频率不接近,可有效的避免共振。借助静力分析和谐响应分析得到了关键部件的应力分布云图,确定部件所受的最大应力低于材料的屈服强度。将静力分析和谐响应分析结果导入nCode Design Life软件中,进行关键部件的疲劳寿命分析,确定其疲劳寿命。应用ANSYS Workbench软件中的Six Sigma模块,综合考虑关键部件尺寸、材料、载荷等因素,对关键零部件进行可靠性分析。分析结果直观显示了每个输入变量对输出变量的影响,即输入变量对输出变量的灵敏度和关键部件可靠度的影响。根据分析结果进行结构改进。本文通过对永磁同步电主轴关键部件的疲劳寿命分析和可靠性分析,既确定了关键部件的寿命,又分析了影响可靠性的主要参数。分析结果为永磁同步电主轴关键部件的改进提供了重要的参考依据,具有十分重要的工程实际意义。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH133

【参考文献】

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本文编号：2542709