常功率匀速周期运动热源的温度场研究
发布时间：2021-10-24 22:00
本课题来源于江苏省科技支撑计划重点项目——“大型五轴高速精密龙门加工中心绿色设计技术与应用研究”（项目编号:BE2014004-3）,文章主要推导了常功率热源在无限大物体、半无限大物体、有限大物体中往复周期运动引起的温升表达式,并将其用于求解滚珠丝杠的温升。论文的主要研究内容如下:（1）推导了无限大物体、半无限大物体表面对流两种边界条件下常功率周期运动热源点热源、线热源、面热源的温度场积分解及其无量纲表达式,并得到描述运动周期性、对流边界条件、初始温差的无量纲控制参数;（2）基于上述结果推导得到了无限大薄板表面对流条件下常功率周期运动线热源、无限长细杆表面对流条件下常功率周期运动面热源、有限长细杆表面对流条件下在周期运动面热源和固定面热源等三种与实际紧密联系的场合的温度场分析解及其无量纲表达式,并得到描述运动周期性、表面对流散热、运动热源起始位置、固定热源位置的无量纲控制参数;（3）将有限长细杆表面对流条件下在周期运动面热源和固定面热源作用下的温度场公式用于计算滚珠丝杠的温升。采用单热源和多热源两种模型计算滚珠丝杠温度场,两者的稳态温升差别为0.5%,表明两种模型均可用于理论计算;采用...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文研究路线
东南大学硕士学位论文5第二章常功率周期运动点热源的温度场热源与研究对象相比，在三个方向上的尺寸均较小时，可以将热源作为点热源处理，所研究的温度场为三维温度常根据文献[32]，为将非齐次导热问题化为齐次导热问题，引入过余温度θ=tt（t为环境温度）。本文所推导的温度场表达式，均是过余温度的表达式，后续对温度尝过余温度、温升不再区分。2.1常功率周期运动热源数学推导的说明2.1.1常功率周期运动热源数学推导的假设本文的推导基于以下假设：1）导热过程中的热物性参数不变；2）变速过程相对于匀速过程时间足够短。假设1）容易理解和满足，下面讨论假设2）。实际热源的往复直线运动必然有加速、减速的过程，但加速、减速阶段的位移为抛物线，在理论推导中难以处理，因此如果加速、减速的时间相对于匀速的时间足够短，则可以将整个直线往复运动简化为匀速往复运动，这在理论推导中容易处理。图2-1实际运动与简化运动一个周期内的速度变化曲线图2-2实际运动与简化运动一个周期内的位移变化曲线实际运动与简化运动一个周期内的速度变化曲线、位移变化曲线如图2-1、2-2所示。根据图示有 SSS=11+ (21)
东南大学硕士学位论文5第二章常功率周期运动点热源的温度场热源与研究对象相比，在三个方向上的尺寸均较小时，可以将热源作为点热源处理，所研究的温度场为三维温度常根据文献[32]，为将非齐次导热问题化为齐次导热问题，引入过余温度θ=tt（t为环境温度）。本文所推导的温度场表达式，均是过余温度的表达式，后续对温度尝过余温度、温升不再区分。2.1常功率周期运动热源数学推导的说明2.1.1常功率周期运动热源数学推导的假设本文的推导基于以下假设：1）导热过程中的热物性参数不变；2）变速过程相对于匀速过程时间足够短。假设1）容易理解和满足，下面讨论假设2）。实际热源的往复直线运动必然有加速、减速的过程，但加速、减速阶段的位移为抛物线，在理论推导中难以处理，因此如果加速、减速的时间相对于匀速的时间足够短，则可以将整个直线往复运动简化为匀速往复运动，这在理论推导中容易处理。图2-1实际运动与简化运动一个周期内的速度变化曲线图2-2实际运动与简化运动一个周期内的位移变化曲线实际运动与简化运动一个周期内的速度变化曲线、位移变化曲线如图2-1、2-2所示。根据图示有 SSS=11+ (21)
【参考文献】：
期刊论文
[1]数控卧轴平面磨床砂轮主轴-轴承系统的热-结构耦合分析[J]. 欧阳牧英,周里群,龙婷,李玉平. 机械科学与技术. 2018(11)
[2]滚珠丝杠副热变形模型理论分析及其对定位精度影响的试验研究[J]. 徐阳阳,祖莉,汪远远,欧屹,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2018(01)
[3]滚珠丝杠副空心螺母热特性及其内部流场分析[J]. 赵玮. 机械设计. 2017(06)
[4]高速实心/空心滚珠丝杠热变形受轴承副摩擦热影响分析[J]. 韩军,张玲聪,李明亚. 机械设计. 2017(03)
[5]激光熔覆滚珠丝杠进给系统热特性有限元分析[J]. 路华伟,李虎. 组合机床与自动化加工技术. 2016(11)
[6]螺母副摩擦热对高速空心/实心滚珠丝杠热特性影响分析[J]. 韩军,张玲聪,李明亚. 机床与液压. 2016(09)
[7]同刚度同载荷下高速空心/实心滚珠丝杠轴承端热特性研究[J]. 韩军,张玲聪,李明亚. 机械设计与制造. 2015(10)
[8]滚珠丝杠伺服进给系统热误差检测研究[J]. 陈学尚,许可,黄智,衡凤琴. 组合机床与自动化加工技术. 2014(12)
[9]直线电机驱动型工作台热态特性分析[J]. 齐陆燕,王禹林,冯虎田. 机床与液压. 2013(17)
[10]数控机床滚珠丝杠的温度场研究[J]. 陈群强,梁睿君,叶文华,刘宝俊,刘世豪. 系统仿真技术. 2013(02)
博士论文
[1]永磁直线伺服电机及其冷却系统研究[D]. 张玉秋.浙江大学 2013
[2]大型结构焊接变形数值模拟的研究与应用[D]. 蔡志鹏.清华大学 2001
硕士论文
[1]五轴联动龙门加工中心热变形分析及结构优化[D]. 邵灵芝.东南大学 2017
[2]结合自旋生热的高速角接触球轴承温度场及热—应力耦合分析[D]. 宋男.吉林大学 2017
[3]平面磨床砂轮主轴—轴承系统热—结构耦合分析与试验研究[D]. 龙婷.湘潭大学 2017
[4]中空滚珠丝杠进给系统综合性能建模仿真研究[D]. 肖磊.华中科技大学 2016
[5]基于多体系统理论的龙门机床误差场研究[D]. 陈群强.南京航空航天大学 2014
[6]直线电机驱动的数控机床误差分析与优化设计研究[D]. 张倩.北京交通大学 2014
[7]数控机床直线进给系统热特性分析技术研究和工具开发[D]. 纪艳丽.南京理工大学 2014
本文编号：3456062
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文研究路线
东南大学硕士学位论文5第二章常功率周期运动点热源的温度场热源与研究对象相比，在三个方向上的尺寸均较小时，可以将热源作为点热源处理，所研究的温度场为三维温度常根据文献[32]，为将非齐次导热问题化为齐次导热问题，引入过余温度θ=tt（t为环境温度）。本文所推导的温度场表达式，均是过余温度的表达式，后续对温度尝过余温度、温升不再区分。2.1常功率周期运动热源数学推导的说明2.1.1常功率周期运动热源数学推导的假设本文的推导基于以下假设：1）导热过程中的热物性参数不变；2）变速过程相对于匀速过程时间足够短。假设1）容易理解和满足，下面讨论假设2）。实际热源的往复直线运动必然有加速、减速的过程，但加速、减速阶段的位移为抛物线，在理论推导中难以处理，因此如果加速、减速的时间相对于匀速的时间足够短，则可以将整个直线往复运动简化为匀速往复运动，这在理论推导中容易处理。图2-1实际运动与简化运动一个周期内的速度变化曲线图2-2实际运动与简化运动一个周期内的位移变化曲线实际运动与简化运动一个周期内的速度变化曲线、位移变化曲线如图2-1、2-2所示。根据图示有 SSS=11+ (21)
东南大学硕士学位论文5第二章常功率周期运动点热源的温度场热源与研究对象相比，在三个方向上的尺寸均较小时，可以将热源作为点热源处理，所研究的温度场为三维温度常根据文献[32]，为将非齐次导热问题化为齐次导热问题，引入过余温度θ=tt（t为环境温度）。本文所推导的温度场表达式，均是过余温度的表达式，后续对温度尝过余温度、温升不再区分。2.1常功率周期运动热源数学推导的说明2.1.1常功率周期运动热源数学推导的假设本文的推导基于以下假设：1）导热过程中的热物性参数不变；2）变速过程相对于匀速过程时间足够短。假设1）容易理解和满足，下面讨论假设2）。实际热源的往复直线运动必然有加速、减速的过程，但加速、减速阶段的位移为抛物线，在理论推导中难以处理，因此如果加速、减速的时间相对于匀速的时间足够短，则可以将整个直线往复运动简化为匀速往复运动，这在理论推导中容易处理。图2-1实际运动与简化运动一个周期内的速度变化曲线图2-2实际运动与简化运动一个周期内的位移变化曲线实际运动与简化运动一个周期内的速度变化曲线、位移变化曲线如图2-1、2-2所示。根据图示有 SSS=11+ (21)
【参考文献】：
期刊论文
[1]数控卧轴平面磨床砂轮主轴-轴承系统的热-结构耦合分析[J]. 欧阳牧英,周里群,龙婷,李玉平. 机械科学与技术. 2018(11)
[2]滚珠丝杠副热变形模型理论分析及其对定位精度影响的试验研究[J]. 徐阳阳,祖莉,汪远远,欧屹,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2018(01)
[3]滚珠丝杠副空心螺母热特性及其内部流场分析[J]. 赵玮. 机械设计. 2017(06)
[4]高速实心/空心滚珠丝杠热变形受轴承副摩擦热影响分析[J]. 韩军,张玲聪,李明亚. 机械设计. 2017(03)
[5]激光熔覆滚珠丝杠进给系统热特性有限元分析[J]. 路华伟,李虎. 组合机床与自动化加工技术. 2016(11)
[6]螺母副摩擦热对高速空心/实心滚珠丝杠热特性影响分析[J]. 韩军,张玲聪,李明亚. 机床与液压. 2016(09)
[7]同刚度同载荷下高速空心/实心滚珠丝杠轴承端热特性研究[J]. 韩军,张玲聪,李明亚. 机械设计与制造. 2015(10)
[8]滚珠丝杠伺服进给系统热误差检测研究[J]. 陈学尚,许可,黄智,衡凤琴. 组合机床与自动化加工技术. 2014(12)
[9]直线电机驱动型工作台热态特性分析[J]. 齐陆燕,王禹林,冯虎田. 机床与液压. 2013(17)
[10]数控机床滚珠丝杠的温度场研究[J]. 陈群强,梁睿君,叶文华,刘宝俊,刘世豪. 系统仿真技术. 2013(02)
博士论文
[1]永磁直线伺服电机及其冷却系统研究[D]. 张玉秋.浙江大学 2013
[2]大型结构焊接变形数值模拟的研究与应用[D]. 蔡志鹏.清华大学 2001
硕士论文
[1]五轴联动龙门加工中心热变形分析及结构优化[D]. 邵灵芝.东南大学 2017
[2]结合自旋生热的高速角接触球轴承温度场及热—应力耦合分析[D]. 宋男.吉林大学 2017
[3]平面磨床砂轮主轴—轴承系统热—结构耦合分析与试验研究[D]. 龙婷.湘潭大学 2017
[4]中空滚珠丝杠进给系统综合性能建模仿真研究[D]. 肖磊.华中科技大学 2016
[5]基于多体系统理论的龙门机床误差场研究[D]. 陈群强.南京航空航天大学 2014
[6]直线电机驱动的数控机床误差分析与优化设计研究[D]. 张倩.北京交通大学 2014
[7]数控机床直线进给系统热特性分析技术研究和工具开发[D]. 纪艳丽.南京理工大学 2014
本文编号：3456062
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