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高速电主轴关键技术的研究 被引量:23
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作者 肖曙红 张伯霖 +2 位作者 陈焰基 李志英 刘玉荣 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 1999年第12期5-10,共6页
高速加工技术能极大地提高生产率和降低生产成本,是21 世纪最有发展前途的先进制造技术之一。电主轴是实现机床高速化的核心部件,本文结合高速铣削用大功率电主轴开发课题,详细分析了高速主轴技术的现状、存在问题及解决方法。
关键词 高速机床 电主轴 油气润滑 轴承预紧 机床
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基于有限元分析方法的高速电主轴热态特性研究 被引量:39
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作者 张明华 袁松梅 刘强 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2008年第4期29-32,共4页
介绍了高速电主轴的特点,分析了高速电主轴单元的热变形机理与散热机制。建立了某型高速电主轴热态特性有限元分析模型,利用ANSYS进行了稳态/瞬态温度场及热-结构耦合场分析,并利用分布加载瞬态热分析模拟了机床一天中的实际工作情况,... 介绍了高速电主轴的特点,分析了高速电主轴单元的热变形机理与散热机制。建立了某型高速电主轴热态特性有限元分析模型,利用ANSYS进行了稳态/瞬态温度场及热-结构耦合场分析,并利用分布加载瞬态热分析模拟了机床一天中的实际工作情况,得到了电主轴的温度场变化情况,为有效控制电主轴的温升提供了理论依据。在分析结果的基础上,提出了改善电主轴热态特性的措施,为电主轴冷却结构设计提供了参考。 展开更多
关键词 电主轴 热态特性 有限元法
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基于ANSYS Workbench的高速电主轴静动态性能分析 被引量:34
3
作者 文怀兴 崔康 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第12期49-52,共4页
以高速加工中心电主轴为研究对象,建立了电主轴系统三维有限元模型,采用弹性支承模拟了轴承的支承,利用新一代的有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴进行了静力学分析和模态分析。分析结果表明:电主轴的静刚度能够满足要求;电主轴的... 以高速加工中心电主轴为研究对象,建立了电主轴系统三维有限元模型,采用弹性支承模拟了轴承的支承,利用新一代的有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴进行了静力学分析和模态分析。分析结果表明:电主轴的静刚度能够满足要求;电主轴的最高工作转速远远低于其一阶临界转速,能有效避免共振的发生。从而验证了该电主轴设计的合理性,也为电主轴的优化设计以及力热耦合特性分析奠定了基础。 展开更多
关键词 电主轴 有限元分析 ANSYS WORKBENCH 静动态性能
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电主轴动力学分析的传递矩阵法 被引量:26
4
作者 孟杰 陈小安 《机械设计》 CSCD 北大核心 2008年第7期37-40,共4页
介绍了电主轴的结构特点,利用传递矩阵法将其简化并进行分段建模,对轴系中典型单元的状态进行了数学描述。针对电主轴的特殊结构,修改了简化模型中部分典型单元的状态向量,得到电主轴的传递矩阵方程(即轴系的频率方程),并以某型号电主... 介绍了电主轴的结构特点,利用传递矩阵法将其简化并进行分段建模,对轴系中典型单元的状态进行了数学描述。针对电主轴的特殊结构,修改了简化模型中部分典型单元的状态向量,得到电主轴的传递矩阵方程(即轴系的频率方程),并以某型号电主轴为例,计算轴系的固有频率和临界转速。同时用有限元分析软件ANSYS建立了电主轴实例的三维模型,并进行模态分析,得到轴系的固有频率和一阶振型,与传递矩阵方程的计算结果基本吻合。这表明所提出的对电主轴轴系频率方程的修改是可行的,而且更接近实际情况,对电主轴的动力学分析有重要的参考价值。 展开更多
关键词 电主轴 传递矩阵 固有频率 临界转速
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高速大功率精密电主轴中的关键技术 被引量:15
5
作者 黄红武 熊万里 +3 位作者 陆名彰 盛晓敏 吴耀 宓海青 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期49-54,共6页
高速精密大功率电主轴是高速数控加工机床中的核心部件 ,其性能的高低直接影响到高速加工机床的整体发展水平 .本文阐述了该技术的国内外发展现状 ,系统介绍了制约电主轴发展水平的几项关键技术 ,并对高速大功率电主轴的未来发展方向进... 高速精密大功率电主轴是高速数控加工机床中的核心部件 ,其性能的高低直接影响到高速加工机床的整体发展水平 .本文阐述了该技术的国内外发展现状 ,系统介绍了制约电主轴发展水平的几项关键技术 ,并对高速大功率电主轴的未来发展方向进行了展望 . 展开更多
关键词 高速大功率精密电主轴 关键技术 高速精密加工 陶瓷轴承 高速数控加工机床 动态性能 热态性能
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高频电主轴临界转速计算及其影响参数分析 被引量:19
6
作者 朱金虎 翁世修 蒋书运 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2005年第1期28-30,共3页
基于传递矩阵对高频磨削电主轴进行临界转速特性计算,分析预加负荷及砂轮组件的参数变化对临界转速的影响,为电主轴动态性能的设计提供依据。
关键词 电主轴 传递矩阵 动态特性 临界转速 预加负荷
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高速电主轴的试验模态分析 被引量:23
7
作者 孟杰 陈小安 陈锋 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第6期70-72,78,共4页
基于模态分析理论,采用单输入/多输出识别法(SIMO)对高速电主轴进行了自由模态试验,介绍了试验方法,得到了所有测点的频响数据。将全部频响数据作集总频响函数,并与相干函数结合分析试验结果,提取了该电主轴的模态参数(固有频率、阻尼... 基于模态分析理论,采用单输入/多输出识别法(SIMO)对高速电主轴进行了自由模态试验,介绍了试验方法,得到了所有测点的频响数据。将全部频响数据作集总频响函数,并与相干函数结合分析试验结果,提取了该电主轴的模态参数(固有频率、阻尼和振型),研究了其固有特性。试验结果表明电主轴的基频低于其1阶固有频率,符合电主轴正常工作的基本要求,并用MAC值验证了模态试验的正确性。 展开更多
关键词 电主轴 试验模态 自由模态 模态分析 固有频率
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高速高精度电主轴温升预测模型 被引量:24
8
作者 张丽秀 李超群 +2 位作者 李金鹏 张珂 吴玉厚 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第23期129-136,共8页
提出高速高精度电主轴温升预测模型,将有限元模型与试验数据相结合,精确预测不同工况下电主轴的温度场。建立电主轴流场、温度场有限元模型,分析冷却系统及润滑系统参数对电主轴温度场的影响;考虑电主轴运行速度、载荷,设计电主轴损耗... 提出高速高精度电主轴温升预测模型,将有限元模型与试验数据相结合,精确预测不同工况下电主轴的温度场。建立电主轴流场、温度场有限元模型,分析冷却系统及润滑系统参数对电主轴温度场的影响;考虑电主轴运行速度、载荷,设计电主轴损耗测试方法,将测得的电主轴总损耗作为计算电动机、轴承生热依据;考虑冷却系统、润滑系统参数及环境条件对换热系数的影响,采用最小二乘算法,基于电主轴表面温度测试数据,优化电主轴换热系数,并将优化后的换热系数作为有限元模型的边界条件。建立170SD30-SY电主轴温升预测模型,将换热系数优化前后的温度场仿真数据分别与试验数据对比。结果表明,换热系数优化后的温升预测模型预测的精度提高了4.78%,提出的电主轴温升预测模型有较高的预测精度。 展开更多
关键词 电主轴 温度场 换热系数 最小二乘法 有限元
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高速电主轴动态设计方法 被引量:12
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作者 蒋书运 《世界制造技术与装备市场》 2004年第5期54-56,共3页
基于传递矩阵法与滚动轴承分析理论,研究高速电主轴的轴系动态特性分析方法,用Matlab工具研发了一套电主轴动态分析与设计通用软件。以某高速磨削用电主轴为例,完成其动态分析与结构优选设计。结果表明:所提出的电主轴动态设计方法可行... 基于传递矩阵法与滚动轴承分析理论,研究高速电主轴的轴系动态特性分析方法,用Matlab工具研发了一套电主轴动态分析与设计通用软件。以某高速磨削用电主轴为例,完成其动态分析与结构优选设计。结果表明:所提出的电主轴动态设计方法可行,研发的高速电主轴动态设计通用软件可成功地用于产品设计。 展开更多
关键词 高速电主轴 高速磨削 工具 研发 滚动轴承 动态设计方法 轴系 通用软件 动态特性分析 产品设计
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高速滚珠轴承电主轴热态特性分析 被引量:21
10
作者 姜本刚 雷群 杜建军 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期6-12,18,共8页
为研究高速滚珠轴承电主轴的热特性对其性能的影响,计算轴承的热源生热并进行热特性仿真。研究轴向载荷和转速对接触角的影响规律,进而采用局部热计算方法计算轴承的热损耗。结果发现,轴承的旋转速度对其热损耗的影响比轴向载荷作用更明... 为研究高速滚珠轴承电主轴的热特性对其性能的影响,计算轴承的热源生热并进行热特性仿真。研究轴向载荷和转速对接触角的影响规律,进而采用局部热计算方法计算轴承的热损耗。结果发现,轴承的旋转速度对其热损耗的影响比轴向载荷作用更明显,并且滚珠的自旋摩擦是轴承生热的主要形式。结合热源生热计算结果,运用ANSYS对一定转速的空载电主轴分别进行稳态热分析和瞬态热分析,发现电主轴的最高温度点出现在内置电机转子的中心区域。将稳态热分析结果加载到有限元模型进行热-结构耦合分析,发现最大轴向位移出现在主轴的最前端,最大轴向应力则出现在前轴承球与外滚道的接触区域。设计空载电主轴温升测定实验,验证仿真结果的正确性。 展开更多
关键词 电主轴 角接触球轴承 局部热计算法 热分析
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电主轴滚动轴承轴向预紧技术综述 被引量:20
11
作者 刘志峰 孙海明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第14期1711-1723,1763,共14页
概述了角接触球轴承在电主轴中的应用现状,分析了电主轴预紧力与电主轴精度、转速、寿命等性能的相互影响关系;回顾了轴承定位预紧技术和定压预紧技术的原理及特点;分类评述了采用液压装置、形状记忆合金弹簧、双金属隔套、压电装置、... 概述了角接触球轴承在电主轴中的应用现状,分析了电主轴预紧力与电主轴精度、转速、寿命等性能的相互影响关系;回顾了轴承定位预紧技术和定压预紧技术的原理及特点;分类评述了采用液压装置、形状记忆合金弹簧、双金属隔套、压电装置、电磁力装置、离心力装置等预紧方式的调压预紧技术和自动预紧技术的原理及效果;最后,对电主轴预紧技术的未来发展趋势进行了预测与展望。 展开更多
关键词 轴承 电主轴 轴向预紧 预紧力
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高速电主轴轴承配合过盈量的计算方法研究 被引量:16
12
作者 张峻晖 黄红武 熊万里 《机械与电子》 2004年第7期7-10,共4页
高速电主轴轴承与转轴配合的过盈量大小对主轴的刚度、旋转精度和使用寿命具有十分重要的影响。目前主轴外径的配合公差设计多根据实际经验和厂家推荐数据进行选用,尚缺乏科学定量的设计依据。文中将高速滚动轴承内圈和与之配合的空心... 高速电主轴轴承与转轴配合的过盈量大小对主轴的刚度、旋转精度和使用寿命具有十分重要的影响。目前主轴外径的配合公差设计多根据实际经验和厂家推荐数据进行选用,尚缺乏科学定量的设计依据。文中将高速滚动轴承内圈和与之配合的空心主轴分别简化为薄壁圆环和厚壁圆筒,基于弹性力学和动力学理论建立了内圈和主轴的径向位移与旋转角速度之间的关系;并且考虑温升影响,推导得到了高速电主轴轴承内圈与转轴配合过盈量的计算公式。 展开更多
关键词 电主轴 轴承 高速 过盈
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高速电主轴支承刚度计算及模态分析 被引量:19
13
作者 吴腾庆 刘恒 +2 位作者 景敏卿 陈增凡 樊红卫 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第8期5-7,11,共4页
以某型号数控磨床用高速电主轴为研究对象,基于滚动轴承静力学推导了高速电主轴常用支承—角接触球轴承计及预紧接触角变化的径向刚度和多联组配轴向刚度计算公式,结果显示该计算公式比现有文献中相关计算更准确,讨论了轴向预紧力对支... 以某型号数控磨床用高速电主轴为研究对象,基于滚动轴承静力学推导了高速电主轴常用支承—角接触球轴承计及预紧接触角变化的径向刚度和多联组配轴向刚度计算公式,结果显示该计算公式比现有文献中相关计算更准确,讨论了轴向预紧力对支承刚度的影响规律。在得到支承刚度的基础上,在ANSYS中采用弹簧单元COMBIN14模拟主轴轴承支承,基于ANSYS对主轴部件进行了不同轴向预紧力和不同转速下的模态分析,讨论了转速和轴向预紧力对电主轴模态的影响。 展开更多
关键词 电主轴 角接触球轴承 径向刚度 组配轴向刚度 模态分析
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基于热接触分析的电主轴热态特性研究 被引量:14
14
作者 郭军 张伯霖 +1 位作者 肖曙红 赵虎 《机床与液压》 北大核心 2006年第7期26-30,共5页
采用热接触有限元分析方法对电主轴的温度场进行了分析,并且通过实验对有限元分析模型进行了校核和验证,提出了改善电主轴热态特性的措施,对改进措施的效果进行有限元分析,分析表明改进措施具有良好效果。分析了在油脂润滑和油-气润滑... 采用热接触有限元分析方法对电主轴的温度场进行了分析,并且通过实验对有限元分析模型进行了校核和验证,提出了改善电主轴热态特性的措施,对改进措施的效果进行有限元分析,分析表明改进措施具有良好效果。分析了在油脂润滑和油-气润滑条件下电主轴温升所引起的的热变形,结果表明降低主轴温升对减小主轴的热变形具有明显效果。 展开更多
关键词 电主轴 热接触 温度场 热变形
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精密数控车床电主轴-轴承-转子系统动态性能计算分析 被引量:17
15
作者 李蓓智 吴喜如 杨建国 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第3期173-175,共3页
建立了SH-32精密车床电主轴—轴承—转子系统的三维物理模型,考虑组合方式对轴承刚度的影响,采用数值计算结合有限元分析方法,分析了电主轴-转子系统自由状态以及约束状态时的模态,研究了不同支撑刚度组合以及主轴结构对系统动态性能的... 建立了SH-32精密车床电主轴—轴承—转子系统的三维物理模型,考虑组合方式对轴承刚度的影响,采用数值计算结合有限元分析方法,分析了电主轴-转子系统自由状态以及约束状态时的模态,研究了不同支撑刚度组合以及主轴结构对系统动态性能的影响。为精密机床与电主轴的相关设计提供理论及有限元基础。 展开更多
关键词 电主轴 模态 刚度 有限元
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数控机床电主轴单元热-结构特性动态分析 被引量:14
16
作者 胡秋 何东林 《组合机床与自动化加工技术》 2006年第12期5-7,共3页
分析了高速电主轴单元热变形机理与散热机制,对主轴单元热态特性要求进行了描述,利用AN-SYS对高速电主轴进行了热-结构耦合分析。通过改变电主轴有限元模型中的边界条件,对不同转速、润滑方式、冷却结构设计、内装式电机选择条件下电主... 分析了高速电主轴单元热变形机理与散热机制,对主轴单元热态特性要求进行了描述,利用AN-SYS对高速电主轴进行了热-结构耦合分析。通过改变电主轴有限元模型中的边界条件,对不同转速、润滑方式、冷却结构设计、内装式电机选择条件下电主轴热-结构特性进行了对比分析。根据分析结果,提出了改善电主轴热态特性的措施,为电主轴冷却结构设计提供了参考。 展开更多
关键词 电主轴 热-结构特性 有限元分析 改善措施
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高速电主轴角接触球轴承刚度及其对电主轴临界转速的影响分析 被引量:18
17
作者 黄伟迪 甘春标 +1 位作者 杨世锡 徐立晖 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期19-25,共7页
针对高速电主轴角接触球轴承高转速的特点,建立角接触球轴承的拟静力学模型,分析径向力与电主轴转速对轴承滚珠与轴承沟道的接触角、接触力的影响;根据轴承与滚珠的受力平衡条件,研究角接触球轴承刚度受电主轴转速与预紧力的影响;基于Ti... 针对高速电主轴角接触球轴承高转速的特点,建立角接触球轴承的拟静力学模型,分析径向力与电主轴转速对轴承滚珠与轴承沟道的接触角、接触力的影响;根据轴承与滚珠的受力平衡条件,研究角接触球轴承刚度受电主轴转速与预紧力的影响;基于Timoshenko梁理论,建立轴承-主轴的有限元模型,分析不同预紧力下角接触球轴承对电主轴临界转速的影响。结果表明:径向力与电主轴转速将改变轴承滚珠与轴承沟道的接触角与接触力,减小预紧力与升高转速会导致轴承的刚度降低,进而降低电主轴的临界转速;需要综合考虑角接触球轴承离心力、内圈膨胀和预紧力等影响因素,才能有效保障电主轴的安全运行。 展开更多
关键词 角接触球轴承 轴承刚度 电主轴 临界转速 预紧力
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磁悬浮轴承的应用现状与展望 被引量:16
18
作者 汤双清 胡欢 《机床与液压》 北大核心 2009年第12期209-211,147,共4页
介绍了磁悬浮轴承的工作原理,分析了磁悬浮轴承在新能源领域、机床领域、动力领域的应用现状,指出了其今后主要的研究方向。
关键词 磁悬浮轴承 应用现状 飞轮电池 电主轴 多电发动机
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基于改进核主元分析的故障检测方法研究 被引量:16
19
作者 张珂 宋文丽 +1 位作者 石怀涛 周乾 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第2期418-424,共7页
传统KPCA能有效捕捉数据的非线性特征、对数据在输入空间中的分布情况没有任何要求等优点,但是由于核函数的参数选择直接影响到核函数本身的性能,所以提出使用二分法进行核参数优化,获得改进核主元分析的故障检测方法。该方法引入混合... 传统KPCA能有效捕捉数据的非线性特征、对数据在输入空间中的分布情况没有任何要求等优点,但是由于核函数的参数选择直接影响到核函数本身的性能,所以提出使用二分法进行核参数优化,获得改进核主元分析的故障检测方法。该方法引入混合核函数的定义,即多项式核函数和高斯径向基核函数的混合核方法,使用二分法分别对上述两核进行核参数优化,确定最优的混合核函数,再与主元分析方法(Principal Component Analysis PCA)相结合,得到改进KPCA。根据混合非线性主元特征计算出的T2和SPE统计量,从而实现故障检测。使用二分法进行核参数优化,选取核函数,改进了传统的核函数的选取方法。并且充分的考虑了工业过程中的非线性,更精确的描述工业过程特性,使得本文提出的改进方法可以准确有效地检测出电主轴系统故障。对田纳西-伊斯曼(TE)过程以及电主轴系统的应用实例说明了该方法的实用可行性。 展开更多
关键词 混合核函数 核主元分析 故障诊断 电主轴
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电机后置式电主轴热态特性的分析与研究 被引量:12
20
作者 郭军 张伯霖 +1 位作者 肖曙红 赵虎 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2004年第12期18-20,共3页
文章提出了一种新型电主轴结构 ,并对该电主轴在油脂润滑和油 -气润滑条件下轴承的温升进行了计算与分析 。
关键词 电主轴 润滑 陶瓷轴承 热态特性 有限元
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