高精度气体静压电主轴关键技术研究

发布时间：2017-08-10 01:27

  本文关键词：高精度气体静压电主轴关键技术研究

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【摘要】：多孔质节流气体静压电主轴以其高速、高精度、高承载以及清洁无污染等优点,在超精密制造领域备受青睐。本文从气体静压轴承的静态特性、电主轴的结构优化设计分析、关键零件制造工艺以及电主轴性能测试等方面对气体静压电主轴的关键技术进行了深入研究,主要内容包括:采用基于有限体积法的Fluent软件对多孔质气体静压径向轴承和止推轴承的静态特性进行了建模分析,研究了动压效应、节流方式、供气压力、轴承尺寸等因素对气体静压轴承特性的影响。采用Fluent软件建模对比分析了球形与圆柱形轴承的承载力及刚度;采用Solidworks软件的Simulation模块对比分析了“工”字型、前“T”字型和后“T”字型转子结构对模态的影响;对比分析了电机位置和电机尺寸对模态分析的影响。对不同材料的转子进行了静态热分析和热-结构耦合分析,得出了转子温升与热变形结果;分析了椭圆误差、凹凸平面度误差对轴承特性的影响,得出几何误差对轴承特性的影响。采用Taylor Hobson圆柱度仪对转子的制造精度进行检验;搭建了主轴精度测试试验台,采用Turbo软件检测了主轴的轴心轨迹和回转精度;采用Tesa微位移传感器对主轴承载力及承载刚度进行了检测;采用Data Physics 730动态信号分析仪进行数据采集,对转子部件进行模态试验。
【关键词】：气体静压 电主轴 特性 试验研究
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 主要符号表9-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 气体静压电主轴国内外研究现状11-17
• 1.2.1 气体润滑轴承理论发展概况11-12
• 1.2.2 气体静压主轴发展概况12-17
• 1.3 本文的主要研究内容17-19
• 1.3.1 研究目标17
• 1.3.2 研究内容17-19
• 2 气体静压轴承的静态特性分析19-35
• 2.1 气体静压理论19-20
• 2.2 多孔质径向气体静压轴承的静态特性分析20-30
• 2.2.1 建立物理模型20
• 2.2.2 模型简化及网格划分20-22
• 2.2.3 边界条件的设置22
• 2.2.4 动压效应对径向气体静压轴承特性的影响22-25
• 2.2.5 节流方式对径向气体静压轴承静态特性的影响25-28
• 2.2.6 轴承结构参数对径向气体静压轴承静态特性的影响28-30
• 2.3 多孔质止推气体静压轴承的静态特性分析30-34
• 2.3.1 物理模型的建立及简化30-31
• 2.3.2 网格划分31
• 2.3.3 边界条件的设置31
• 2.3.4 动压效应对止推气体静压轴承特性的影响31-32
• 2.3.5 供气压力及气膜间隙对止推气体静压轴承静态特性的影响32-33
• 2.3.6 轴承结构参数对止推气体静压轴承静态特性的影响33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 气体静压电主轴结构设计及分析35-45
• 3.1 轴承结构对比分析35-36
• 3.2 气体静压电主轴结构设计及分析36-44
• 3.2.1 轴承-转子结构模态分析36-40
• 3.2.2 电机参数对电主轴特性影响分析40-43
• 3.2.3 转子部件结构优化43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 4 关键零件的工艺研究45-57
• 4.1 常见材料介绍45-46
• 4.2 热稳定性分析46-48
• 4.2.1 模型的建立46
• 4.2.2 静态热分析46-47
• 4.2.3 热-结构耦合分析47-48
• 4.3 椭圆误差对轴承特性的影响48-51
• 4.3.1 物理模型的建立48-49
• 4.3.2 仿真结果分析49-51
• 4.4 平面度误差对轴承特性的影响51-53
• 4.4.1 物理模型的建立51
• 4.4.2 仿真结果分析51-53
• 4.5 关键零件的制造工艺53-56
• 4.5.1 转子制造工艺53-54
• 4.5.2 轴套制造工艺54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 5 气体静压电主轴测试试验57-69
• 5.1 转子精度检测57-60
• 5.1.1 圆度检测57-59
• 5.1.2 圆柱度检测59
• 5.1.3 平面度及垂直度检测59-60
• 5.2 搭建试验台60
• 5.3 气体静压电主轴精度检测60-63
• 5.3.1 轴心轨迹的测量60-62
• 5.3.2 主轴回转精度的检测62-63
• 5.4 气体静压电主轴静态承载及刚度检测63-65
• 5.4.1 承载及刚度的检测63-64
• 5.4.2 测试结果分析64-65
• 5.5 振动模态试验65-67
• 5.5.1 转子部件自由模态试验66-67
• 5.5.2 转子-轴承部件模态试验67
• 5.6 本章小结67-69
• 6 结论与展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-76
• 附录：硕士研究生学习阶段发表论文和取得的成果76-77
• 致谢77-78

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5 张兴军;杨淑启;韩龙义;;高速精密电主轴的研制[J];机电工程技术;2006年06期

6 董海平;杨明平;朱火美;李伟光;;电主轴产业化探讨[J];中国制造业信息化;2009年11期

7 刘永坤;史康云;;电主轴的应用现状与发展方向探析[J];机电信息;2011年30期

8 秦少军;基于多影响因子的电主轴可靠性分析[J];组合机床与自动化加工技术;2001年06期

9 黄红武,熊万里,陆名彰,盛晓敏,吴耀,宓海青;高速大功率精密电主轴中的关键技术[J];湖南大学学报(自然科学版);2002年05期

10 升恒;;风洞冷却的电主轴[J];装备机械;2003年01期

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1 张珂;吴玉厚;张丽秀;潘振宁;;陶瓷电主轴单元的振动特性研究[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年

2 熊万里;;高速精密永磁同步电主轴的研究进展及发展趋势[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

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4 蒋书运;;高速机床电主轴摩擦学问题的研究[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年

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6 陈世钰;;高速加工的利器—高刚性大功率气静压电主轴[A];广州市老工程师协会论文集（第四辑）[C];2008年

7 陈润霖;许吉敏;奚延辉;袁小阳;;高速超精密电主轴系统可靠性及精度稳定性研究[A];第11届全国转子动力学学术讨论会（ROTDYN2014）论文集（下册）[C];2014年

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本文编号：648259