应用有限元方法对高速电主轴的优化设计

介绍了高速电主轴的结构特点，应用有限元分析软件ANSYS以刚度为目标对高速电主轴进行了优化设计，并对优化后的结构进行了热态校核。     

基于小波奇异性的电主轴振动信号处理

将小波奇异性理论运用到高速电主轴振动信号处理中,分析了如何进行小波奇异性信号重构的方法,提出了电主轴振动信号奇异性检测算法。构建了电主轴信号测试与处理系统。根据小波变换后信号与噪声在各尺度空间呈现的不同特性,对小波逆变换信号重构,提取了高速电主轴振动信号特征。仿真实验表明,利用小波奇异性对电主轴振动信号进行处理,能够去除噪声对加工过程监控系统的影响,同时还可以对机械故障信号进行预测,达到了提高电主轴使用寿命的目的。     

基于Solidworks和ANSYS的加工中心电主轴动静态分析

利用Solidworks和ANSYS建立某主轴一轴承系统的三维有限元模型,分析并计算出该电主轴的静态变形量与静刚度,采用Lanczos算法提取电主轴前四阶模态,又利用Harmonic谐响应分析方法取得电主轴在不同激励下的动力响应。仿真结果表明：该电主轴的动静刚度能够满足要求;电主轴的最高工作转速远离临界转速,能有效避免共振现象的发生。该模型分析为主轴优化设计和再制造设计提供了参考。     

高速电主轴热态性能有限元分析

以数控高速加工中心电主轴为研究对象,采用Solidworks软件建立了电主轴的三维模型,应用有限元分析软件Abaqus对电主轴模型进行了热态分析,绘制了电主轴的稳态温度场分布图,并求出电主轴在不同转速下的温度值.为电主轴冷却系统的设计提供了依据.     

我校获第十六届中国国际工业博览会多个奖项

<正>为期五天的第16届中国国际工业博览会于2014年11月8日在上海新国际博览中心落下帷幕,我校圆满完成本届工博会的各项参展工作,取得较好的参展效果和良好的社会反响。经组委会组织评审专家严格评选,我校工学部参展的"高速大功率凑型电主轴"项目荣获本届工博会高校展区优秀展品奖一等奖,学校荣获优秀组织奖,科研处曹佩清老师荣获先进个人奖。参展期间,宋宝儒、俞涛、胡晟、吴沛东、瞿志豪等校领导先后赴展会现场指导工作,我校参展项目引发了许多企业人士及专业观众的浓厚兴趣,并获得较高评价。     

高速电主轴单元的热态特性分析

由于电主轴系统高速运转时,产生大量的热,并导致热变形,本文基于ANSYS对高速电主轴单元的热态特性进行分析。文中采用有限元法对高速电主轴系统模型进行建模,并计算了电主轴系统的发热量及各部位热对流,通过ANSYS进行分析,得到了高速电主轴单元的温度分布、主轴端部的轴向和径向偏移量及位移图。从热态性能中可以分析得出热感应预载荷,并计算得出相应的强度和临界速度。同时研究发现,为了获得更多的预载荷,应该考虑热感应预载荷的影响。     

高速电主轴热误差实验与预测建模

数控加工中心采用高速电主轴,由于电主轴发热导致主轴工作端明显热延伸,严重影响加工精度。以数控精雕机用永磁同步电主轴为研究对象,通过建立热特性实验平台,测试电主轴在不同转速、不同工作条件下的特征温度和热误差数据,建立基于自然指数函数的电主轴轴向热误差预测模型。在不同的工况下对模型的补偿结果进行实验验证,验证结果表明:该预测模型简单、精度较高,且建模成本较低,可以快速应用到实际的加工环境中。     

高速机床电主轴过盈配合量的计算

电主轴是高速机床的核心部件,电机转子与机床主轴间过盈配合量的大小是影响主轴性能的重要因素。本文根据材料力学和弹性力学理论,对电主轴的配合特性进行了分析,分别推导出电主轴在静态和高速运转条件下,主轴过盈量和应力分布的理论公式。最后,根据理论公式计算出ＧＤ－Ⅱ型电主轴的过盈配合量,研究结果表明,采用理论公式设计的过盈配合能较好地满足高速电主轴的需要。     

数控机床电主轴单元热-结构特性动态分析

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。