电主轴有限元模型热学参数辨识研究

发布时间：2017-11-09 04:08

  本文关键词：电主轴有限元模型热学参数辨识研究

  更多相关文章： 电主轴 参数辨识 最小二乘支持向量回归 遗传算法

【摘要】：电主轴是一种复杂的精密力-热耦合系统,加工过程中主轴系统温升导致的热变形会显著影响机床的加工精度。由于电主轴结构复杂,内部不同位置处冷却介质的物理性质、传热表面的形状、传热表面与冷却介质之间的温差,以及冷却介质的流速等多种因素不易标定,导致换热边界条件不易确定。在以往电主轴热特性数值分析计算中,大多依靠经验公式或与试验测试相结合的方法,但到目前为止,换热边界条件的确定仍然是电主轴设计和性能预测的瓶颈。电主轴系统作为决定机床热稳定性最为重要的环节之一,其热特性分析方法一直是机床研究中的热点和难点。针对电主轴数学模型边界条件不易确定这一难题,本文基于均匀设计理论和回归算法,提出一种推定有限元模型热学边界条件的方法,该方法在少量试验数据基础上,应用最小二乘支持向量回归对仿真参数和对应结果样本进行辨识,建立热学参数与热误差的回归模型,再利用遗传算法寻找出最优热学参数。最后,结合HMC-80电主轴进行实验应用,验证所提方法的有效性。首先,详细分析电主轴的力-热耦合特性,提出电主轴力-热耦合概念框架模型,并在此基础上构建电主轴力-热耦合有限元模型。其次,依照电主轴力-热耦合有限元模型中热仿真模型和力仿真模型,详细论述并计算两种模型中的热学及力学仿真边界条件。第三,基于均匀设计理论和智能算法,应用最小二乘支持向量回归进行热学参数与热误差回归模型的建立,利用遗传算法寻找出最优热学参数。最后,将电主轴物理样机主轴热变形测试数据与热学参数辨识后仿真数据进行对比,验证了热学参数辨识方法的有效性。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502.3

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本文编号：1160214