高速电主轴噪声的研究与分析
发布时间：2022-11-10 20:21
在我国提出的《中国制造2025》制造强国战略中,把“高档数控机床研究”作为一项重点产业,将大力推动数控机床朝着高速、精密的方向发展。然而作为高档数控机床核心部件的电主轴单元,却因其噪声问题对机床的使用寿命、加工精度以及周围环境等产生了严重影响。因此本文在国家自然科学基金（51675353）的资助下,对高速电主轴的噪声进行相关研究,为未来电主轴减噪降噪,实现低噪声的优化设计提供理论依据。本文通过有限元仿真以及实验研究的方法,对电主轴的噪声源以及其在高速运行时的噪声进行分析,具体工作内容如下:（1）从电主轴的基本结构及工作原理为出发,对噪声的种类进行初步阐述,并从理论上分析了电主轴噪声的产生原因和影响因素以及主轴噪声的主要来源。（2）搭建电主轴噪声源的实验平台,通过对平行布置在主轴上平面不同位置的声压传感器采集的噪声信号进行数据处理和频谱分析后,寻找出电主轴主要的声源位置,并对混合噪声中的频率成分和噪声种类加以辨别。（3）搭建电主轴噪声特性实验平台。通过对150MD24Y30型电主轴以及100MD60Y4型电主轴在稳定运转时的噪声特性进行实验研究,得出主轴噪声与其转速的内在联系,并通过对比...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题相关背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 高速电主轴技术研究现状及发展趋势
1.2.1 国外高速电主轴技术研究现状
1.2.2 国内高速电主轴技术研究现状
1.3 电主轴声学特性研究现状及发展趋势
1.3.1 国外电主轴声学特性研究现状
1.3.2 国内电主轴声学特性研究现状
1.4 主要研究内容
第二章 电主轴噪声源理论分析及实验研究
2.1 噪声的概念
2.2 电主轴噪声源理论分析
2.2.1 电主轴噪声的分类
2.2.2 电主轴的基本结构
2.2.3 电主轴的噪声来源
2.3 电主轴噪声测量的声学基础
2.3.1 噪声测量的主要参数
2.3.2 背景噪声
2.3.3 噪声的叠加与相减
2.3.4 频谱分析
2.3.5 计权方式
2.4 电主轴噪声源实验
2.4.1 实验设备
2.4.2 测试方法
2.4.3 电主轴噪声源实验
2.4.4 混合噪声的频率成分及种类分析
2.5 本章小结
第三章 电主轴噪声特性影响因素实验研究与分析
3.1 实验方案系统
3.1.1 测试系统
3.1.2 实验设备
3.2 电主轴噪声特性影响因素实验
3.2.1 转速对电主轴噪声的影响分析
3.2.2 轴承内径对电主轴噪声的影响分析
3.2.3 起制动对电主轴噪声的影响分析
3.3 电主轴减噪降噪措施
3.4 本章小结
第四章 电主轴电磁噪声解析计算与仿真分析
4.1 电主轴磁场解析计算
4.1.1 气隙磁导及绕组磁势
4.1.2 气隙磁场
4.1.3 径向电磁力
4.2 有限元法在主轴磁场中的应用
4.2.1 有限元法计算磁场的基本原理
4.2.2 电磁场基本理论及磁场有限元计算步骤
4.3 电主轴电磁噪声影响因素分析
4.3.1 转轴材料对电主轴噪声的影响
4.3.2 定转子槽配合对电主轴噪声的影响
4.3.3 气隙偏心对电主轴噪声的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 总结
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间获得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类高速电主轴的动力学建模及振动响应分析[J]. 黄伟迪,甘春标,杨世锡. 浙江大学学报(工学版). 2016(11)
[2]150MD24Z7.5高速电主轴多场耦合模型与动态性能预测[J]. 张丽秀,阎铭,吴玉厚,陆峰. 振动与冲击. 2016(01)
[3]高速电主轴起制动噪声分析和降噪措施[J]. 查斌. 电机技术. 2015(05)
[4]频率计权网络的数字电路实现[J]. 赵丹,李丽,贺慧勇,刘嘉文,廖文平,王燕,商梅雪,魏明生. 现代电子技术. 2015(19)
[5]三相异步电机电磁振动有限元计算分析[J]. 李岩,刘佳男,夏加宽. 电气工程学报. 2015(09)
[6]电动机噪声的分析[J]. 王兴旺,徐晓燕. 防爆电机. 2015(04)
[7]考虑轴向模态的永磁同步电主轴噪声计算[J]. 于慎波,胡伟龙,钟双双. 组合机床与自动化加工技术. 2015(05)
[8]高速电主轴机-电-热-磁耦合模型及其动态性能分析[J]. 张丽秀,阎铭,吴玉厚. 组合机床与自动化加工技术. 2014(11)
[9]噪声1/3倍频程计权声级算法[J]. 张登攀,高志强. 河南理工大学学报(自然科学版). 2013(06)
[10]基于机电耦合动力学模型的电主轴系统软起动特性[J]. 吕浪,熊万里. 机械工程学报. 2014(03)
博士论文
[1]电主轴单元电磁特性及控制策略改善研究[D]. 张丽秀.大连理工大学 2012
[2]高速陶瓷电主轴的设计与制造关键技术研究[D]. 李颂华.大连理工大学 2012
[3]高速电主轴动力学分析与实验研究[D]. 孟杰.重庆大学 2008
硕士论文
[1]高速陶瓷电主轴的热态性能分析与优化[D]. 刘嘉兵.燕山大学 2016
[2]永磁同步电主轴电磁噪声影响因素研究[D]. 鲍萌.沈阳工业大学 2016
[3]永磁同步电主轴控制策略和设计参数对噪声影响的研究[D]. 骆开军.沈阳工业大学 2016
[4]永磁同步电主轴电磁力产生机理及振动特性研究[D]. 朴陶然.沈阳工业大学 2016
[5]永磁同步电主轴电磁力谐波对振动特性影响的研究[D]. 孙俊主.沈阳工业大学 2015
[6]永磁同步电主轴模态计算及对声辐射系数影响规律的研究[D]. 胡伟龙.沈阳工业大学 2015
[7]轴承预紧力对电主轴特性的影响研究[D]. 张郊.沈阳建筑大学 2015
[8]高速陶瓷电主轴结构设计与性能研究[D]. 刘玮.燕山大学 2014
[9]高速电主轴热动态分析与研究[D]. 王爱良.沈阳理工大学 2014
[10]磁悬浮电主轴噪声来源分析[D]. 李良.武汉理工大学 2012
本文编号：3705240
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题相关背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 高速电主轴技术研究现状及发展趋势
1.2.1 国外高速电主轴技术研究现状
1.2.2 国内高速电主轴技术研究现状
1.3 电主轴声学特性研究现状及发展趋势
1.3.1 国外电主轴声学特性研究现状
1.3.2 国内电主轴声学特性研究现状
1.4 主要研究内容
第二章 电主轴噪声源理论分析及实验研究
2.1 噪声的概念
2.2 电主轴噪声源理论分析
2.2.1 电主轴噪声的分类
2.2.2 电主轴的基本结构
2.2.3 电主轴的噪声来源
2.3 电主轴噪声测量的声学基础
2.3.1 噪声测量的主要参数
2.3.2 背景噪声
2.3.3 噪声的叠加与相减
2.3.4 频谱分析
2.3.5 计权方式
2.4 电主轴噪声源实验
2.4.1 实验设备
2.4.2 测试方法
2.4.3 电主轴噪声源实验
2.4.4 混合噪声的频率成分及种类分析
2.5 本章小结
第三章 电主轴噪声特性影响因素实验研究与分析
3.1 实验方案系统
3.1.1 测试系统
3.1.2 实验设备
3.2 电主轴噪声特性影响因素实验
3.2.1 转速对电主轴噪声的影响分析
3.2.2 轴承内径对电主轴噪声的影响分析
3.2.3 起制动对电主轴噪声的影响分析
3.3 电主轴减噪降噪措施
3.4 本章小结
第四章 电主轴电磁噪声解析计算与仿真分析
4.1 电主轴磁场解析计算
4.1.1 气隙磁导及绕组磁势
4.1.2 气隙磁场
4.1.3 径向电磁力
4.2 有限元法在主轴磁场中的应用
4.2.1 有限元法计算磁场的基本原理
4.2.2 电磁场基本理论及磁场有限元计算步骤
4.3 电主轴电磁噪声影响因素分析
4.3.1 转轴材料对电主轴噪声的影响
4.3.2 定转子槽配合对电主轴噪声的影响
4.3.3 气隙偏心对电主轴噪声的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 总结
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间获得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一类高速电主轴的动力学建模及振动响应分析[J]. 黄伟迪,甘春标,杨世锡. 浙江大学学报(工学版). 2016(11)
[2]150MD24Z7.5高速电主轴多场耦合模型与动态性能预测[J]. 张丽秀,阎铭,吴玉厚,陆峰. 振动与冲击. 2016(01)
[3]高速电主轴起制动噪声分析和降噪措施[J]. 查斌. 电机技术. 2015(05)
[4]频率计权网络的数字电路实现[J]. 赵丹,李丽,贺慧勇,刘嘉文,廖文平,王燕,商梅雪,魏明生. 现代电子技术. 2015(19)
[5]三相异步电机电磁振动有限元计算分析[J]. 李岩,刘佳男,夏加宽. 电气工程学报. 2015(09)
[6]电动机噪声的分析[J]. 王兴旺,徐晓燕. 防爆电机. 2015(04)
[7]考虑轴向模态的永磁同步电主轴噪声计算[J]. 于慎波,胡伟龙,钟双双. 组合机床与自动化加工技术. 2015(05)
[8]高速电主轴机-电-热-磁耦合模型及其动态性能分析[J]. 张丽秀,阎铭,吴玉厚. 组合机床与自动化加工技术. 2014(11)
[9]噪声1/3倍频程计权声级算法[J]. 张登攀,高志强. 河南理工大学学报(自然科学版). 2013(06)
[10]基于机电耦合动力学模型的电主轴系统软起动特性[J]. 吕浪,熊万里. 机械工程学报. 2014(03)
博士论文
[1]电主轴单元电磁特性及控制策略改善研究[D]. 张丽秀.大连理工大学 2012
[2]高速陶瓷电主轴的设计与制造关键技术研究[D]. 李颂华.大连理工大学 2012
[3]高速电主轴动力学分析与实验研究[D]. 孟杰.重庆大学 2008
硕士论文
[1]高速陶瓷电主轴的热态性能分析与优化[D]. 刘嘉兵.燕山大学 2016
[2]永磁同步电主轴电磁噪声影响因素研究[D]. 鲍萌.沈阳工业大学 2016
[3]永磁同步电主轴控制策略和设计参数对噪声影响的研究[D]. 骆开军.沈阳工业大学 2016
[4]永磁同步电主轴电磁力产生机理及振动特性研究[D]. 朴陶然.沈阳工业大学 2016
[5]永磁同步电主轴电磁力谐波对振动特性影响的研究[D]. 孙俊主.沈阳工业大学 2015
[6]永磁同步电主轴模态计算及对声辐射系数影响规律的研究[D]. 胡伟龙.沈阳工业大学 2015
[7]轴承预紧力对电主轴特性的影响研究[D]. 张郊.沈阳建筑大学 2015
[8]高速陶瓷电主轴结构设计与性能研究[D]. 刘玮.燕山大学 2014
[9]高速电主轴热动态分析与研究[D]. 王爱良.沈阳理工大学 2014
[10]磁悬浮电主轴噪声来源分析[D]. 李良.武汉理工大学 2012
本文编号：3705240
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