一、高速机床主轴支承系统轴承配置分析（论文文献综述）
董赫[1]（2020）在《高速铣床电主轴-轴承-刀具系统动力学特性分析》文中指出高速电主轴作为数控机床加工的核心部件,其性能是制约机床加工效率和精度的关键因素。随着高速电主轴向高转速、高精度、高效率方向的发展,对电主轴的动力学特性提出了更高的要求。由于电主轴—轴承—刀具系统结构复杂,转速高,容易引起振动过大、裂纹、热变形等故障,严重影响加工零件的加工精度和质量。因此,对高速电主轴动态特性的研究具有十分重要的意义。首先,基于有限元法建立高速铣床电主轴—轴承—刀具系统的动力学模型,对轴承刚度条件进行计算和分析,研究电主轴—轴承—刀具系统的动态特性,对比分析了有刀具和未安装刀具的两种不同情况,发现安装刀具之后,系统的固有频率和临界转速降低,稳定性较差。其次,分析了高速铣床电主轴—轴承—刀具系统不平衡响应特性,得到了不平衡量的大小和位置对系统的动态特性的影响。随着不平衡量的增大,系统振动加剧;增加轴承预紧力,可以有效改善系统振动的情况。此外,通过理论分析,建立铣削系统动力学模型,对电主轴—轴承—刀具系统在铣削力的作用下进行动力特性分析,发现铣削力参数不同,对系统的动力学特性影响不同,每齿进给量影响最大,铣削深度的影响次之。系统的动态特性受轴承预紧力的影响,在铣削力作用下,可以通过增加轴承预紧力,提高系统抵抗变形的能力,提高系统的可靠性。最后,在不均匀温度场下,系统发生热变形,对节点施加不同的弯矩来模拟不均匀温度场下的热变形故障,分析系统的动力学特性。发现随着弯曲变形的增大,系统转子中间部分的动态响应最大,且系统对低阶频率响应敏感。通过增加轴承预紧力可以改善电主轴系统的热变形情况。基于上述研究,分析电主轴在不平衡力、铣削力、热变形下的动态特性,为电主轴—轴承—刀具系统向高精度、高转速、高可靠性的方向发展提供理论依据。
林圣业[2]（2020）在《静压轴承与滚动轴承组合支承端面磨削主轴转子动力学研究》文中提出端面磨削是一类常用的平面加工方法,端面磨削主轴是端面磨床的核心功能部件,研发高刚性的端面磨削主轴,对零件加工质量的提升具有重要意义。目前,端面磨削主轴采用纯滚动轴承或者纯滑动轴承支承,应当看到,提高纯滚动轴承端面磨削主轴的轴向承载能力,必须选用大规格的滚动轴承,而大规格滚动轴承必然增大了主轴的端面跳动与摩擦功耗,另外该类轴承依赖进口,成本高;而纯滑动轴承端面磨削主轴的制造精度要求高,摩擦功耗大。为了解决上述问题,本文借助于（大尺寸）水润滑静压推力轴承的大轴向承载能力、（小直径）滚动轴承的低成本与低摩擦功耗等技术优势,提出了一种水润滑静压推力轴承与滚动轴承组合支承的新型端面磨削主轴结构,旨在集高刚性、低成本、低功耗等优良性能于一体。由于新型组合支承端面磨削主轴结构有别于传统的纯滚动轴承或纯滑动轴承主轴,因此需要研究面向此类新型端面磨削主轴的动态设计理论与方法。本文围绕新型主轴的结构创新与动态设计开展了较为系统的研究,具体工作如下:（1）端面磨削主轴结构创新设计和动态设计策略分析提出了水润滑静压推力轴承、调心球轴承（主轴前支点）和成对角接触球轴承（主轴后支点,含弹性轴承座）组合支承的端面磨削主轴新结构;针对新型组合支承端面磨削主轴的结构特征,提出了并行开展主轴刚性转子动力学和柔性转子动力学分析的动态设计策略。（2）组合支承端面磨削主轴刚性转子动力学分析基于牛顿第二定律、刚体定轴转动定律,建立了组合支承端面磨削主轴5自由度刚体动力学模型;推导了调心球轴承和水润滑静压推力轴承动力特性系数的计算方法,采用加载法测定了后支承等效刚度;研制了组合支承端面磨削主轴动态特性参数测试装置,测试了主轴端面轴向振动量;分析了切削力作用下组合支承端面磨削主轴的刚性转子动力学特性,基于灵敏度分析法,揭示了主要参数对主轴刚性转子动力学特性参数的影响规律。（3）组合支承端面磨削主轴柔性转子动力学分析考虑水润滑静压推力轴承倾斜效应,推导了适用的改进传递矩阵,建立了组合支承端面磨削主轴柔性转子动力学模型;测试了轴端不平衡响应;分析了组合支承端面磨削主轴的柔性转子动力学特性,揭示了主要参数对主轴柔性转子动力学特性参数的影响规律;评估了组合支承端面磨削主轴的结构设计合理性与动态性能。（4）成对角接触球轴承电主轴动态特性分析考虑轴承配置形式、预紧方式、滚珠离心力和陀螺力矩效应,基于Hertz接触理论和套圈滚道控制理论建立了成对角接触球轴承5自由度准静力学模型;考虑成对角接触球轴承交叉耦合刚度,改进了传统传递矩阵,建立了成对角接触球轴承电主轴转子动力学模型;开展了理论模型验证实验;分析了成对角接触球轴承在不同配置形式和预紧条件下的刚度特性,揭示了成对角接触球轴承交叉耦合刚度对电主轴转子动力学特性的影响规律。研究结果表明:新型组合支承端面磨削主轴具有轴向承载能力大、回转精度高、摩擦功耗低和使用寿命长等优点,突破了传统纯滚动轴承端面磨削主轴和纯滑动轴承端面磨削主轴的性能缺陷。提出的并行开展主轴刚性转子动力学计算和柔性转子动力学计算,为新型组合支承端面磨削主轴的动态设计提供了有效的方法。建立的主轴转子-轴承系统动力学模型,能够较准确地描述新型组合支承端面磨削主轴的动力学行为,为其动态设计奠定了基础。对于本文研究的主轴,砂轮直径为100mm,通过引入直径70mm的水润滑静压推力轴承,使选用小规格滚动轴承成为可能,调心球轴承和成对角接触球轴承的内径分别为15mm和12mm;主轴轴向刚度为228N/μm,一阶临界转速为12565rpm,水润滑静压推力轴承、调心球轴承和成对角接触球轴承在6000rpm转速下的摩擦功耗分别为60.36W、4.13W和2.12W。本文的研究成果在机床旋转工作台等领域同样具有应用前景。
邓萌[3]（2021）在《车床主轴动静态刚度特性分析及综合优化方法》文中研究说明机床的动静态刚度直接影响机床的加工精度及加工效率,是衡量机床性能的重要指标。主轴作为机床的核心零件,提高其结构刚度一直是重要的研究方向。通过结构优化的方式提高其动静刚度,可以有效提高机床的加工精度和加工效率。本文以CK6140机床作为研究对象,通过建模与分析,研究主轴结构动静态刚度的主要影响因素及影响规律,进而探索一种实现主轴静动刚度综合提高的方法,主要研究内容如下:第一章分析了机床结构优化研究、刚度优化研究及神经网络应用于机构优化的国内外研究现状,总结了目前研究与应用中存在的不足,提出了“车床主轴动静态刚度特性分析及综合优化方法”研究课题,并介绍了课题研究的思路及主要内容。第二章为了研究结构参数变化对主轴静刚度影响规律,建立了机床主轴三维模型,运用有限元软件研究各设计参数对主轴敏感变形方向变形量的影响规律,筛选出显着影响主轴静刚度的结构参数;运用正交实验法分析结构参数对主轴静刚度影响显着程度并进行相关性分析;在单一变量情况及多变量情况下研究敏感设计参数对主轴静刚度影响规律。第三章为了研究结构参数变化对主轴动刚度影响规律,通过对动刚度求偏导,分析得到主轴动刚度随固有频率增大而增大的关系;对主轴进行模态分析获得前六阶固有频率,以主轴一阶固有频率作为衡量标准,通过分析对比结构参数变化对一阶固有频率影响规律,筛选出显着影响主轴动刚度的结构参数;在单一变量情况及多变量情况下研究敏感设计参数对主轴动刚度影响规律。第四章为了表征结构参数与主轴动静刚度间的非线性关系,结合遗传算法和BP神经网络建立映射模型,以前两章研究筛选出的主轴结构参数作为神经网络训练样本中的输入值,根据刚度定义式选择表征动静刚度的性能参数最大变形量?,位移幅值s作为训练样本的输出指标。为使优化后的主轴强度及固有频率满足设计标准且主轴质量保持不变,增加结构参数与最大应力?,一阶固有频率f,质量m间的映射模型,最终获得一个5个输出参数的映射模型,用于后续结构优化模型的建立。第五章为了实现提高主轴静动刚度的最终优化目标,以筛选出的主轴结构参数为设计变量,建立结构优化数学模型,其中,约束条件中主轴结构参数与主轴性能间的非线性关系,由前文所得主轴性能参数映射模型进行表征。对机床主轴结构参数进行优化,获得最优结构参数水平组合。建立优化后的机床主轴模型,并运用有限元分析对其进行动静态性能分析,将获得的机床主轴各项性能参数指标与优化前的相应数据进行对比分析。结果表明主轴静刚度增幅14.09%,动刚度增幅16.04%,主轴性能得到优化。第六章总结本文研究工作,对后续研究进行了展望。
曹俊波[4]（2020）在《磁液双悬浮轴承多自由度解耦与抗干扰控制研究》文中研究指明磁液双悬浮轴承采用电磁悬浮与液体静压两种混合支承形式,具有承载能力强、支承刚度大、无摩擦磨损、调节响应快速、主动控制性好的优点。但由于其数学模型复杂及非线性、磁液两系统承载力耦合、控制器复杂等难点,会影响磁液双悬浮轴承的稳定性与控制精度。因此,本文推导了五自由度磁液双悬浮轴承的数学模型,重点研究了其多自由度集中复合抗干扰与解耦控制系统。本文主要研究内容:（1）分析了磁液双悬浮轴承的机械结构、承载机理及控制调节原理,结合五自由度间的内在耦合规律以及控制精度要求,建立了径向四自由度集中控制及轴向单自由度分散控制系统的线性化动力学模型及状态空间方程。（2）针对轴向单自由度支承系统,建立了离散广义扩张状态观测器（GESO）抗干扰控制器,实时估计匹配（或不匹配）外干扰力引起的不确定性扰动,通过状态反馈法对轴向支承系统极点配置,利用反馈干扰补偿增益对外干扰力抑制消除。考虑采样周期,仿真验证离散GESO抗干扰控制器的控制精度及其抗干扰能力。（3）采用线性二次型最优控制状态调节器（LQ）和广义扩张状态观测器（GESO）构成用于径向四自由度支承系统集中控制的复合抗干扰控制器,并对比了不同转速下LQ控制的状态调节效果,仿真验证复合抗干扰控制器对不同类型干扰力的补偿抑制效果与控制精度。（4）研究了径向四自由度支承系统之间耦合干扰机理,并将其视为系统内部干扰,与外干扰力一起构成集总扰动;构造四个GESO解耦控制器,精确观测每个自由度上的集总扰动,并结合反馈干扰补偿增益对集总扰动补偿解耦,仿真分析对径向四自由度支承系统的解耦效果以及动态调节性能。
刘艳兵[5]（2020）在《机床主轴回转精度建模与精度互补偿设计》文中研究指明机床主轴回转精度是决定机床加工精度的核心原因之一,研究分析主轴系统回转精度及影响因素并采取合适的方法减小误差,可以显着提高机床的加工质量。在目前制造业领域追求精密及超精密加工的大背景下,为响应国家对装备制造业提出的要求,推动我国制造业高速发展,提高机床主轴回转精度是很有必要且必需的。本文在分析国内外学者对主轴技术研究的基础上,分析目前发展存在的不足,提出“机床主轴回转精度建模与精度互补偿设计”研究课题。以MATLAB为主要工具建立主轴回转精度数学模型,分析各误差因素对主轴回转精度的影响规律,并设计了可视化仿真分析界面,对回转精度影响较大的误差进行优化,提出精度互补偿方法,并编制了精度互补偿软件分析系统。本文的主要研究工作如下:第一,以常见的双支承主轴结构为研究对象,通过对主轴物理结构的分析及简化,分析其误差源,并以多体系统理论及齐次坐标变换为基本原理,描述主轴误差运动形式及误差传递关系,建立主轴系统六个自由度方向的误差运动数学模型。第二,利用建立的主轴回转精度数学模型,结合误差评定方法,分析各主要误差因素对主轴端面径向跳动的影响规律,以径向跳动值大小作为评价主轴回转精度的标准,并量化的分析各误差因素对主轴回转精度的影响规律。第三,为了使得各误差因素规律分析过程更方便、分析效率更高、影响结果更直观,基于MATLAB-GUI编制了各误差因素对主轴回转精度影响的可视化仿真界面,利用此界面可方便实现对各种误差条件下的主轴回转精度进行分析。第四,各误差源对主轴回转精度的影响程度是不同的,用误差影响系数表示其影响程度。通过误差影响系数分析,得到对主轴回转精度影响较大的误差。根据分析结果发现主轴系统部件间存在误差抵消的现象,称此现象为误差互补偿,在此基础上提出了定偏移量误差互补偿方法和定跨距误差互补偿方法,结合主轴实际设计结构选择定跨距误差互补偿作为回转精度互补偿设计方法,并编制工具软件进行可视化分析,对出现相互抵消的误差部分进行误差互补偿研究,从而减小主轴系统误差总量,提高主轴回转精度。
郑玉彬[6]（2019）在《无突发失效下电主轴可靠性建模及评估》文中提出可靠性评价是可靠性研究的重要内容之一,本文以“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项课题和吉林省科技发展计划项目为依托,结合目前行业对数控机床大功率电主轴的需求,对电主轴加速可靠性试验设计、电主轴可靠性试验测试、可靠性建模及评估技术展开研究。本文的研究工作主要包括:（1）集成FMECA/DEMATEL/FMMESA的电主轴故障分析首先基于电主轴单元结构及功能原理,进行电主轴单元子系统划分,然后对电主轴现场可靠性试验故障信息进行整理和分析,针对单一故障分析方法无法明晰故障机理问题,提出一种集成FMECA、DEMATEL与FMMESA的故障分析技术。基于FMECA确定各组件故障模式比例,应用DEMATEL通过故障相关性分析及“四度”计算明确关键故障模式形成机理,引入FMMESA法对原因故障模式进行故障—环境影响定性分析,实现关键组件模式、关键故障原因及环境应力评定。集成的电主轴故障模式分析方法弥补了传统方法的不足,为后续电主轴可靠性试验的测点设计、传感器选择、可靠性建模及评估等研究提供参考依据。（2）基于威布尔分布的电主轴可靠性试验时间设计电主轴是高可靠长寿产品,为快速评估电主轴可靠性水平,进行台架试验模拟实际工况下电主轴加速可靠性试验时间设计。为消除当前步进加载试验在载荷切换中引起的偏差,提出基于现场电主轴可靠性信息,应用生存分析与似然函数原理进行可靠性模型参数估计,应用Hollander检验准则进行模型检验;结合载荷信息进行载荷谱编制及加载谱研究。据此结合修正Miner疲劳损伤累积理论,进行形状参数已知,基于威布尔分布模型的电主轴寿命试验加速因子确定,结合新研制产品平均寿命水平进行恒定加载下加速寿命试验时间设计,为实验室可靠性试验测试奠定基础。（3）定时截尾电主轴可靠性测试及试验信息采集为有效控制试验参数,缩短试验时间,电主轴可靠性测试试验采用定时截尾方式在电主轴可靠性试验台上进行,故从机械结构、控制系统等方面阐述电主轴可靠性试验台结构。测点选择直接影响测试信息的准确性,为降低误差,基于故障分析进行测试信号确定、载荷测试点初选,应用灰色理论等方法进行测点优选及传感器选择,并形成测试试验方案。在模拟电主轴实际工况的前提下,结合工程实际制定测试程序,开展电主轴可靠性测试试验,并采集测试信号信息,对信息进行初步分析以确定退化特征参数。（4）无突发失效信息下电主轴可靠性评估在电主轴可靠性试验台上进行的电主轴加速可靠性试验,常常没有突发失效现象产生,此时传统的基于统计原理的可靠性建模及基于Bayes方法的小样本理论均不奏效。结合现场试验电主轴可靠性模型及试验测试信息,从竞争失效角度提出了一种基于单侧置信限建模基本失效率、以性能退化数据为协变量的部分分布竞争风险建模及寿命评估方法,弥补传统将无失效数据作为截尾数据处理及忽略突发失效影响带来的建模偏差。并将建立的部分分布竞争风险模型、常用的Wiener过程模型与企业目标电主轴可靠性模型进行对比,验证所提方法的合理性。丰富并完善电主轴可靠性技术体系。本文所提出的方法解决了高可靠性长寿命产品在缺乏失效数据的情况下难以展开可靠性评估的问题。可以为无突发失效信息下的可靠性建模与寿命评估提供参考和借鉴。
王昌儒[7]（2019）在《大扭矩龙门机床主轴与动横梁系统力学与热特性分析》文中研究说明当前,大多数国产动梁龙门机床主轴输出扭矩低,移动组件刚性差,切削效率低、成本高。还有部分机床主轴扭矩较大,但工作转速低,无法完成高精度加工。为满足工件高效高精度加工需求,校企合作开发新型大扭矩龙门机床主轴与动横梁系统。采用有限元分析与试验研究相结合的方法,设计大扭矩主轴系统并分析主轴与动横梁系统力学特性与热特性,实现高效高精加工。（1）设计标准主轴+中间碳纤维联轴器+过渡轴结构的主轴系统,使其最大输出扭矩达到1700Nm。应用有限元法分析主轴刚度、强度,结果满足重载切削要求。并对主轴进行双面动平衡校验,最终校正面最大剩余不平衡量为63.7g·mm,符合ISO 1940-2-1997 G1级精度标准。（2）采用有限元法并结合相关试验研究,分析主轴系统温度场并建立热误差补偿模型。首先通过试验获得各测温点在不同工况下的温度随时间变化曲线图,当主轴转速达到4000rpm时,测温点最高温度为43.0℃,75min左右达到热平衡。接着由稳态热分析得到应用循环油冷却系统后且主轴转速达到4000rpm时,前轴承外圈温度较未应用冷却系统时下降15.1℃。随后由瞬态热分析得到各测温点在不同工况下的温度随时间变化仿真与试验对比图,发现两者最大误差小于5%,证明理论分析结论是准确的。最后通过热—结构耦合分析得到不同工况下主轴热变形量,并建立热误差补偿模型。（3）采用有限元分析与试验相结合的方法,对动横梁系统倾斜误差与在重力作用下的变形误差进行分析与补偿。首先设计一套动横梁同步平衡调控系统对倾斜误差进行分区补偿,并通过试验获取各调平区间对应补偿值。接着采用有限元法得到滑枕沿机床Y轴运行时,滑枕、加长铣头沿X、Z轴的位移误差值,经多项式拟合后得到误差补偿模型。并通过试验证明经误差补偿后动横梁系统完全满足高精度生产要求。（4）采用能量法求解动横梁系统固有频率。接着对其进行模态分析,得到前八阶固有频率与振型,判定其正常工作时不会发生共振现象。通过谐响应分析得到动横梁导轨处沿X、z轴的最大振幅为97.5μm、95.2μm;对应频率为140Hz、160Hz。并对其取不同阻尼比值作进一步分析,为提高其动态性能作理论准备。最后设计调谐质量阻尼器（TMD）以抑制其振动,研究发现TMD使动横梁导轨处沿X、Z轴的最大振幅分别降低63.9%、64.0%,对应频率为220Hz、250Hz,当主轴转速提高至8000rpm,也不会发生共振,表明TMD减振效果显着。（5）进行主轴系统切削负荷试验,金属切除率达到1320cm3/min,试验证明主轴系统设计满足大扭矩高效切削要求。接着进行主轴系统热误差补偿效果试验,分别在未加载、加载热误差补偿系统时对试件选定平面进行高精度铣削,对比两者的切削精度,判定热补偿系统对控制主轴热误差起到了显着效果。设计新型大扭矩主轴系统,对主轴系统热误差与动横梁系统变形误差进行补偿,设计TMD装置改善机床动态性能,提高机床刚度与精度,实现了大扭矩、高效、高精度切削目标。研究结果对国内同类机床研发、扩大机床应用范围、提高工件切削效率与精度等具有重要意义。
朱道光[8]（2019）在《数控车床主传动系统节能设计优化研究》文中认为数控车床作为制造业的主要装备之一,其使用范围广,数量大,能量效率直接影响到整个机床行业能量消耗水平。而主传动系统作为数控车床最主要的能量流部件,其能耗大小直接决定整机的能量效率。现有的关于数控车床能耗优化问题大多关注使用过程,无法充分提升数控车床的能量效率。如何从设计阶段考虑数控车床能耗因素,从源头减小数控车床的能耗,提升其能量效率,是一个值得深入研究的问题。本文针对数控车床主传动系统,综合考虑数控车床的能耗、加工能力和加工质量,对其电机驱动单元参数和主轴单元结构进行节能设计优化研究,在保证数控车床的加工能力和加工质量的基础上,减小主传动系统能耗,提升数控车床能量效率。分析数控车床主传动系统能耗构成特性,建立主传动系统能耗模型;基于此,研究主传动系统中电机驱动单元参数和主轴单元结构对能耗的影响,阐述主传动系统中电机驱动单元参数优化和主轴单元结构轻量化的节能设计机理,说明数控车床主传动系统的优化设计节能潜力;然后,综合考虑电机驱动单元中主轴电机和传动系统参数对能耗的影响,提出主传动系统电机驱动单元的节能设计优化框架。在此基础上,根据主传动系统的能量流构建基于主轴电机效率的电机驱动单元的能耗函数。针对数控车床常用的切削参数范围,提出以电机驱动单元最小能耗和最小体积为目标的电机驱动单元参数多目标优化模型,采用多目标改进教与学算法对模型进行求解,获得较优的设计参数组合,降低电机驱动单元的运行能耗;其次,在主轴单元动力学方程的基础上构建主轴单元的能耗函数,并对主轴部件的结构性能指标进行分析。基于此,以主轴单元能耗和主轴单元结构性能指标为优化目标,结合均匀设计法、灵敏度分析、响应面法和主成分分析四种方法建立主轴单元结构轻量化的优化模型。并提出一种模拟退火和粒子群优化相结合的混合算法对模型进行求解,在保证主轴部件结构性能的基础上减小主轴单元的能耗。最后,利用MATLAB和ANSYS分别建立数控车床主传动系统能耗仿真模型和主轴单元有限元分析模型。以实际加工工况为基础,对优化前后的主传动系统能耗和主轴单元结构性能进行对比分析,结果表明优化后的主传动系统在保证其加工能力和加工质量的条件下能有效减小能量消耗,提高数控机床的能量效率。
朱国振[9]（2019）在《静压与滚动混合轴承机床主轴热态特性分析》文中研究表明端面磨削是一种高效精密制造工艺。目前端面磨削主轴由滚动轴承支承,但是受到滚动轴承的振动、噪声、回转精度的影响,该支承方式不能满足大尺寸工件的磨削主轴的要求。针对大尺寸端面磨削主轴的发展现状,本文提出了水润滑静压推力轴承与滚动轴承混合支承的新型大尺寸端面磨削主轴。作为一类结构新颖的主轴系统,对其在高速工况下的热态特性建模与分析,有重要科学意义与工程价值。本文的具体内容如下:（1）静压与滚动混合轴承机床主轴热力学建模:建立了新型主轴的热力学建模,主要包括如下步骤:基于摩擦学和传热学理论,建立了主轴的能量流模型,计算了主轴的热源和热边界条件;（2）静压与滚动混合轴承机床主轴热态特性分析:基于主轴的热力学模型,运用有限元软件完成了主轴的热态特性分析,分析计算了主轴的温度场和热位移场,并研究了相关主要参数（如转速、偏心率、供水压力、粘度等）对主轴热态特性的影响。（3）静压与滚动混合轴承机床主轴热特性测试:对上述主轴开展热特性测试,测试了不同转速和供水压力情况下调心球轴承、轴瓦封水面和轴瓦回水槽的温升。研究结果表明,模型计算水润滑轴承在设计极限转速16000r/min的最高温升为1.8℃,轴端位移为5.5μm,采用10号油润滑轴承在12000r/min的最高温升高达115℃,轴端位移为49.4μm。经过实验测量,主轴保持空转,最高温升为2.5℃,理论计算结果与实验测量值基本吻合。本文提出的水润滑静压推力轴承与滚动轴承混合支承的端面磨削主轴,主轴发热量远远小于传统的磨床主轴,可望应用于端面磨床。
马荣梅[10]（2018）在《主轴旋转状态下的机床刚度特性与测试方法研究》文中研究表明数控机床的刚度特性直接影响加工精度和表面质量。主轴的旋转会通过改变轴承的刚度和刀柄结合面的刚度等影响机床的刚度特性。目前国内外对机床刚度特性的评定主要是在主轴静止状态下进行的,不能真实反映机床在工作状态下的刚度特性。对主轴旋转状态下的刚度的研究以理论分析为主,因测量工具的不足导致很多理论模型未得到充分验证。因此,研发主轴旋转状态下的机床刚度测试系统,获取主轴转速对机床刚度的影响的规律,对于高档数控机床的优化设计具有重要意义。本论文首先研究开发了基于电磁加载的主轴旋转状态下的非接触刚度测量系统,给出了详细的设计方法,并制作了系统样机。具体工作包括:建立了非接触力加载装置的电磁模型;进行了热力学分析;通过电磁参数和结构参数的优化设计成功解决了电磁加载测量装置发热严重的问题。实验测试表明,所开发的非接触加载器可以在主轴较高转速下长时间稳定工作（实际测量可连续工作90min以上）,实现机床主轴旋转状态下的刚度测试。论文还测定了在机床各转速下该测量系统所用的加载器的加载力与电流的关系。紧接着,在定性分析主轴转速对机床刚度的影响的规律的基础上,应用所开发的测试系统定量测试了主轴旋转状态下的机床刚度特性。研究表明,主轴转速通过轴承预紧力、轴承滚子离心力、轴承温度、轴承油膜刚度、刀柄接合面预紧力等对机床刚度产生影响,具体表现为:主轴刚度具有随转速的增加而先下降后上升的基本规律。最后,本论文对加工工艺和机床优化设计提出了建议,即:加工工艺应尽量避开刚度较差的工作转速,机床设计应适当增强x向的支承刚度。本论文研制的非接触力加载装置为主轴旋转状态下的机床刚度的测试以及主轴旋转状态下的刚度特性优化设计提供了可靠的技术手段。
二、高速机床主轴支承系统轴承配置分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高速机床主轴支承系统轴承配置分析（论文提纲范文）
（1）高速铣床电主轴-轴承-刀具系统动力学特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 电主轴动力学特性的研究历史和现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 常见故障 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 电主轴—轴承—刀具系统建模与支撑刚度分析 |
| 2.1 电主轴的工作原理 |
| 2.2 建立主轴的有限元模型 |
| 2.2.1 单元的划分 |
| 2.2.2 建立模型 |
| 2.3 主轴轴承支撑结构分析 |
| 2.3.1 主轴轴承的选型 |
| 2.3.2 球轴承预紧力的分析 |
| 2.3.3 轴承刚度的分析 |
| 2.4 轴承刚度对临界转速和振型的影响 |
| 2.4.1 轴承刚度对临界转速的影响 |
| 2.4.2 轴承刚度对振型的影响 |
| 2.5 固有特性 |
| 2.5.1 固有频率 |
| 2.5.2 振型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 电主轴—轴承—刀具系统不平衡响应特性分析 |
| 3.1 计算模型 |
| 3.2 不平衡响应特性分析 |
| 3.2.1 不平衡量的振幅响应特性 |
| 3.2.2 不平衡量的应力响应特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 铣削力作用下主轴—轴承—刀具系统的响应分析 |
| 4.1 经典铣削力的计算公式 |
| 4.2 计算结果 |
| 4.2.1 铣削力作用下的振动响应特性 |
| 4.2.2 不同切削参数对振动响应的影响 |
| 4.2.3 轴承预紧力对振动响应的影响 |
| 4.2.4 铣削力作用下应力的响应特性 |
| 4.2.5 不同铣削参数对应力响应的影响 |
| 4.2.6 轴承预紧力不同对应力响应的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 热弯矩稳态振动响应 |
| 5.1 计算模型 |
| 5.2 计算结果 |
| 5.2.1 静态变形分析 |
| 5.2.2 弯矩作用下的振动响应分析 |
| 5.2.3 弯矩变化对振动响应的影响 |
| 5.2.4 轴承预紧力不同对振动响应的影响 |
| 5.2.5 弯矩作用下应力的响应特性 |
| 5.2.6 弯矩变化对应力响应的影响 |
| 5.2.7 轴承预紧力不同对应力响应的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目情况 |
| 硕士学位论文缴送登记表 |
（2）静压轴承与滚动轴承组合支承端面磨削主轴转子动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 机床主轴转子-轴承系统动力学研究现状 |
| 1.2.1 机床主轴转子-轴承结构 |
| 1.2.2 机床主轴转子-轴承动力学分析 |
| 1.3 有待解决的问题 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 组合支承端面磨削主轴转子动力学建模 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 主轴转子-轴承结构 |
| 2.3 主轴动态设计策略 |
| 2.4 考虑切削力激励的主轴5自由度刚体动力学建模 |
| 2.4.1 主轴转子受力平衡方程 |
| 2.4.2 主轴转子受迫振动方程 |
| 2.4.3 主轴转子自由运动方程 |
| 2.5 考虑推力轴承倾斜效应的主轴柔性转子动力学建模 |
| 2.5.1 改进传递矩阵 |
| 2.5.2 不平衡响应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 调心球轴承刚度特性分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 调心球轴承力学建模 |
| 3.2.1 假设条件 |
| 3.2.2 协调方程 |
| 3.2.3 受力平衡方程 |
| 3.3 调心球轴承刚度系数求解 |
| 3.4 调心球轴承刚度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 水润滑静压推力轴承静动态特性分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 水润滑静压推力轴承理论建模 |
| 4.2.1 假设条件 |
| 4.2.2 基本方程 |
| 4.2.3 摄动方程 |
| 4.3 数值求解 |
| 4.3.1 静态特性 |
| 4.3.2 动态特性 |
| 4.4 水润滑静压推力轴承静动态特性参数分析 |
| 4.4.1 静态特性 |
| 4.4.2 动态特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 组合支承端面磨削主轴刚性转子动力学分析 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 主轴刚性转子动力学特性 |
| 5.2.1 主轴转子-轴承系统特征值 |
| 5.2.2 主轴端面振动 |
| 5.2.3 轴端刚度 |
| 5.3 主轴刚体动力学模型实验验证 |
| 5.3.1 实验装置介绍 |
| 5.3.2 后支承等效刚度测定 |
| 5.3.3 主轴端面轴向振动测试 |
| 5.4 主要参数对主轴刚性转子动力学特性的影响 |
| 5.4.1 水润滑静压推力轴承 |
| 5.4.2 滚动轴承 |
| 5.4.3 切削力 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 组合支承端面磨削主轴柔性转子动力学分析 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 主轴柔性转子动力学特性 |
| 6.2.1 不平衡响应 |
| 6.2.2 轴端径向刚度 |
| 6.2.3 转子扭振固有频率和剪切强度 |
| 6.3 主轴柔性转子动力学模型实验验证 |
| 6.4 主要参数对主轴柔性转子动力学特性的影响 |
| 6.4.1 水润滑静压推力轴承 |
| 6.4.2 滚动轴承 |
| 6.5 组合支承端面磨削主轴结构设计合理性和动态特性评估 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 成对角接触球轴承电主轴动态特性分析 |
| 7.1 概述 |
| 7.2 电主轴转子-轴承系统动力学建模 |
| 7.2.1 成对角接触球轴承力学建模 |
| 7.2.2 转子固有频率和不平衡响应 |
| 7.3 电主轴转子-轴承系统动力学模型实验验证 |
| 7.3.1 成对角接触球轴承刚度测试 |
| 7.3.2 轴端不平衡响应测试 |
| 7.4 电主轴转子-轴承系统动力学特性分析 |
| 7.4.1 成对角接触球轴承刚度分析 |
| 7.4.2 轴承倾斜效应对电主轴动态特性的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ Hertz点接触刚度计算方法 |
| 附录Ⅱ 滚动轴承摩擦功耗计算方法 |
| 附录Ⅲ 转子扭振固有频率和剪切应力计算方法 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）车床主轴动静态刚度特性分析及综合优化方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机床及机床部件的结构优化 |
| 1.2.2 机床及机床部件的刚度优化 |
| 1.2.3 神经网络在机构优化中的应用 |
| 1.2.4 现阶段研究存在的不足 |
| 1.3 课题来源及其研究意义 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 课题研究意义 |
| 1.4 本文的研究思路与主要内容 |
| 1.4.1 本文的研究思路 |
| 1.4.2 本文的主要内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 主轴结构参数对静刚度的影响规律分析 |
| 2.1 CK6140 机床主轴结构 |
| 2.2 基于Workbench的主轴静态变形分析 |
| 2.2.1 主轴有限元模型的建立及受力分析。 |
| 2.2.2 静态变形仿真分析 |
| 2.2.3 结构参数对主轴敏感变形方向输出变形影响分析 |
| 2.3 敏感结构参数对机床主轴静刚度影响的正交实验分析 |
| 2.3.1 基于正交实验的主轴静刚度影响研究 |
| 2.3.2 单因素作用下的主轴静刚度变化规律 |
| 2.3.3 多因素作用下的主轴静刚度变化规律 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 主轴结构参数对动刚度的影响规律分析 |
| 3.1 定性分析主轴固有频率与动刚度关系 |
| 3.2 基于workbench的主轴模态分析 |
| 3.3 结构参数对机床主轴动刚度影响研究 |
| 3.3.1 单因素作用下的主轴动刚度变化规律 |
| 3.3.2 多参数耦合状态下的主轴动刚度变化规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 主轴结构参数与综合刚度的映射模型 |
| 4.1 建模需求分析 |
| 4.2 构建主轴BP神经网络模型 |
| 4.2.1 建模思路 |
| 4.2.2 确定输入输出量 |
| 4.2.3 隐含层数目及其节点个数的确立 |
| 4.2.4 确立传递函数及学习效率 |
| 4.2.5 样本的选取及数据预处理 |
| 4.3 基于遗传算法的优化BP网络的设计 |
| 4.3.1 编码设定及种群初始化 |
| 4.3.2 适应度函数 |
| 4.3.3 遗传操作设计 |
| 4.3.4 优化BP神经网络 |
| 4.4 基于神经网络的主轴性能仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 机床主轴动静态刚度的综合优化 |
| 5.1 建立主轴结构优化模型 |
| 5.1.1 选取设计变量 |
| 5.1.2 确立目标函数 |
| 5.1.3 确立约束条件 |
| 5.2 基于MATLAB的主轴结构优化 |
| 5.2.1 主轴优化函数的选取 |
| 5.2.2 在MATLAB中的主轴优化 |
| 5.3 主轴优化前后动静态性能对比 |
| 5.3.1 优化前后主轴动静态性能特性分析 |
| 5.3.2 优化前后分析结果对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结及展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（4）磁液双悬浮轴承多自由度解耦与抗干扰控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 磁悬浮技术研究 |
| 1.2.1 磁悬浮技术发展简介 |
| 1.2.2 磁悬浮轴承国内外研究现状 |
| 1.3 液体静压支承国内外研究现状 |
| 1.4 磁液双悬浮轴承国内外研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 磁液双悬浮轴承系统工作原理及数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 磁液双悬浮轴承系统整体结构、工作原理 |
| 2.2.1 磁液双悬浮轴承系统整体结构 |
| 2.2.2 磁液双悬浮轴承系统工作原理 |
| 2.3 磁液双悬浮轴承系统线性化合力计算 |
| 2.3.1 磁液双悬浮轴承系统电磁力计算 |
| 2.3.2 磁液双悬浮轴承系统静压支承力计算 |
| 2.3.3 单自由度磁液双悬浮轴承系统合力线性化公式计算 |
| 2.4 磁液双悬浮轴承系统动力学模型建立 |
| 2.4.1 五自由度磁液双悬浮轴承系统转子受力分析 |
| 2.4.2 五自由度磁液双悬浮轴承系统动力学模型建立 |
| 2.4.3 径向四自由度磁液双悬浮轴承系统动力学模型建立 |
| 2.4.4 轴向单自由度磁液双悬浮轴承系统数学模型建立 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 轴向支承单元离散GESO抗干扰控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 状态方程的离散化 |
| 3.3 离散广义扩张状态观测器(GESO)和控制律设计 |
| 3.3.1 离散广义扩张状态观测器的设计 |
| 3.3.2 反馈控制律设计 |
| 3.3.3 系统稳定性和干扰补偿抑制分析 |
| 3.4 离散GESO抗干扰控制系统参数计算 |
| 3.5 离散GESO抗干扰控制系统仿真分析 |
| 3.5.1 离散GESO抗干扰控制系统动态特性仿真 |
| 3.5.2 离散GESO抗干扰控制系统抗干扰仿真 |
| 3.5.3 不同采样周期下离散GESO抗干扰控制系统仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 径向四自由度支承单元复合抗干扰控制器设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 径向四自由度磁液双悬浮轴承支承单元参数计算 |
| 4.3 外环状态调节器设计 |
| 4.3.1 线性二次型最优控制状态调节器(LQ)理论分析 |
| 4.3.2 线性二次型最优控制状态调节器(LQ)加权矩阵分析 |
| 4.4 线性二次型最优控制状态调节器(LQ)仿真分析 |
| 4.5 内环状态观测器设计 |
| 4.5.1 广义扩张状态观测器(GESO)设计 |
| 4.5.2 复合控制律设计 |
| 4.5.3 GESO误差、稳定性以及干扰抑制分析 |
| 4.5.4 复合抗干扰控制器仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 径向四自由度支承单元解耦控制系统设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 GESO解耦控制器理论分析与结构设计 |
| 5.2.1 GESO解耦控制器理论分析 |
| 5.2.2 GESO解耦控制器结构设计 |
| 5.2.3 解耦控制律设计 |
| 5.3 GESO解耦控制器参数设计与仿真分析 |
| 5.3.1 GESO解耦控制器参数设计 |
| 5.3.2 GESO解耦控制器解耦仿真分析 |
| 5.3.3 偏置转子起浮特性仿真分析 |
| 5.3.4 系统参数突变仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）机床主轴回转精度建模与精度互补偿设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 主轴回转误差测量方法 |
| 1.2.2 误差源对主轴回转的影响 |
| 1.2.3 主轴系统结构分析与改进 |
| 1.2.4 主轴精度建模与误差补偿 |
| 1.2.5 现阶段研究存在的不足 |
| 1.3 课题来源及其研究意义 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 课题研究意义 |
| 1.4 本论文研究思路及主要内容 |
| 1.5 本章小节 |
| 2 主轴系统回转精度建模原理及方法 |
| 2.1 主轴回转精度的数学描述 |
| 2.2 机床主轴系统结构及误差源分析 |
| 2.2.1 主轴系统结构分析 |
| 2.2.2 主轴系统误差源分析 |
| 2.3 主轴回转精度建模基本理论与方法 |
| 2.3.1 多体系统运动学结构描述方法 |
| 2.3.2 齐次坐标矩阵变换原理 |
| 2.3.3 理想运动变换特征矩阵 |
| 2.3.4 实际运动特征变换矩阵 |
| 2.4 主轴回转精度数学建模方法 |
| 2.4.1 主轴回转误差运动形式 |
| 2.4.2 主轴系统回转精度建模方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 误差因素规律分析 |
| 3.1 主轴轴颈误差对回转精度的影响 |
| 3.1.1 圆度误差的数学描述 |
| 3.1.2 基于圆度误差几何特征的主轴回转精度评定方法 |
| 3.1.3 主轴回转精度的表现形式 |
| 3.1.4 前轴颈圆度误差对径向跳动的影响 |
| 3.1.5 后轴颈圆度误差对径向跳动的影响 |
| 3.1.6 前后轴颈圆度误差对回转精度的影响关系 |
| 3.1.7 轴颈同轴度误差对径向跳动的影响 |
| 3.2 轴承对回转精度的影响 |
| 3.2.1 轴承内滚道圆度误差对回转精度的影响 |
| 3.2.2 轴承间隙对主轴回转精度的影响 |
| 3.3 轴承孔对主轴回转精度的影响 |
| 3.3.1 前轴承孔圆度误差对径向跳动的影响 |
| 3.3.2 后轴承孔圆度误差对径向跳动的影响 |
| 3.3.3 两孔同轴度对径向跳动的影响 |
| 3.3.4 轴承孔与轴承外圈配合间隙对径向跳动的影响 |
| 3.4 悬伸比对主轴回转精度的影响 |
| 3.5 主轴受力方向对回转精度的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 可视化仿真界面编制 |
| 4.1 仿真工具选择 |
| 4.2 可视化界面编制及建模过程实现 |
| 4.3 可视化界面内容及功能分析 |
| 4.4 误差数据来源 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 回转精度互补偿设计方法 |
| 5.1 精度互补偿方法 |
| 5.2 误差影响系数分析 |
| 5.3 确定误差互补偿对象 |
| 5.3.1 互补偿误差源的技术经济分析 |
| 5.3.2 互补偿误差确定 |
| 5.4 主轴回转精度互补偿设计 |
| 5.4.1 精度互补偿特征分析 |
| 5.4.2 可变参数下主轴精度互补偿方法 |
| 5.5 精度互补偿分析系统软件编制 |
| 5.5.1 可视化模块结构及界面设计 |
| 5.5.2 精度互补偿方法选择 |
| 5.5.3 定跨距误差互补偿方法可视化分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（6）无突发失效下电主轴可靠性建模及评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 电主轴及电主轴可靠性技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 电主轴国内外研究现状 |
| 1.2.2 电主轴可靠性技术国内外研究现状 |
| 1.3 可靠性建模及评估技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 无突发失效下可靠性建模及评估技术 |
| 1.3.2 基于退化数据的可靠性建模与评估技术 |
| 1.3.3 基于竞争失效的可靠性建模与评估技术 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 集成FMECA/DEMATEL/FMMESA的电主轴故障分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 电主轴故障信息采集 |
| 2.2.1 电主轴故障判定与记录 |
| 2.2.2 电主轴现场故障信息采集 |
| 2.3 电主轴故障分类 |
| 2.3.1 故障部位分类 |
| 2.3.2 故障模式及原因分类 |
| 2.4 电主轴故障分析 |
| 2.4.1 电主轴FMECA分析 |
| 2.4.2 电主轴故障模式相关性分析 |
| 2.4.3 电主轴故障模式FMMESA分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于威布尔分布的电主轴加速试验时间设计 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 载荷谱分析 |
| 3.2.1 典型工况与载荷测取 |
| 3.2.2 数据初步分析 |
| 3.2.3 加载谱的编制 |
| 3.3 基于威布尔分布的加速试验设计 |
| 3.3.1 Ⅰ型截尾威布尔分布模型构建 |
| 3.3.2 基于威布尔分布的试验时间设计 |
| 3.3.3 基于Miner理论的加速因子设计 |
| 3.4 基于威布尔分布的电主轴加速试验时间设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 电主轴可靠性台架试验及信息采集 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 电主轴可靠性试验台简介 |
| 4.3 电主轴可靠性测试方案设计 |
| 4.3.1 样本容量确定 |
| 4.3.2 试验对象的确定 |
| 4.3.3 试验测试项目的确定 |
| 4.4 电主轴测试信息采集及预处理 |
| 4.4.1 电主轴测试信息采集 |
| 4.4.2 数据分析与预处理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 无突发失效信息下电主轴寿命评估 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 无突发失效信息下可靠性建模 |
| 5.2.1 部分分布竞争风险模型构建 |
| 5.2.2 基于Wiener过程的单退化量可靠性建模 |
| 5.3 无突发失效信息下电主轴可靠性建模 |
| 5.3.1 电主轴部分分布竞争风险模型构建 |
| 5.3.2 基于Wiener过程的电主轴可靠性建模 |
| 5.3.3 无突发失效信息下电主轴可靠性模型优选 |
| 5.4 无突发失效信息下电主轴可靠寿命评估 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）大扭矩龙门机床主轴与动横梁系统力学与热特性分析（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 课题国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 主轴系统设计与力学特性分析 |
| 2.1 主轴系统设计目标 |
| 2.2 主传动系统的设计 |
| 2.3 主轴系统设计 |
| 2.3.1 主轴系统支承结构设计与分析 |
| 2.3.2 主轴轴承极限推力载荷计算 |
| 2.3.3 主轴轴承的密封与润滑 |
| 2.3.4 主轴松拉刀机构设计 |
| 2.4 主轴强度与刚度校核 |
| 2.4.1 建立主轴有限元模型 |
| 2.4.2 网格划分与边界条件设置 |
| 2.4.3 主轴强度与刚度校核 |
| 2.5 主轴系统动平衡校验 |
| 2.5.1 主轴系统许用剩余不平衡量计算 |
| 2.5.2 主轴系统动平衡校验方案 |
| 2.5.3 主轴系统动平衡校验结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 主轴系统热特性分析 |
| 3.1 主轴系统热分析与热应力分析有限元法概述 |
| 3.1.1 热分析有限元法 |
| 3.1.2 热应力分析有限元法 |
| 3.2 主轴系统的热源 |
| 3.3 主轴系统热量传递模式 |
| 3.3.1 热传导 |
| 3.3.2 热对流 |
| 3.4 主轴系统热特性试验 |
| 3.4.1 试验条件与设备 |
| 3.4.2 测温点的选取 |
| 3.4.3 试验数据采集与分析 |
| 3.5 主轴系统温度场有限元分析 |
| 3.5.1 仿真模型的建立 |
| 3.5.2 定义材料属性与划分网格 |
| 3.5.3 主轴系统稳态温度场分析 |
| 3.5.4 主轴系统瞬态温度场分析 |
| 3.6 主轴系统热—结构耦合分析与热误差建模 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 动横梁系统变形分析与误差补偿 |
| 4.1 动横梁倾斜误差补偿 |
| 4.1.1 动横梁同步调平系统总体设计 |
| 4.1.2 调平系统液压与电气控制 |
| 4.1.3 动横梁系统调平试验 |
| 4.2 动横梁系统在重力作用下变形有限元分析 |
| 4.2.1 仿真模型的建立 |
| 4.2.2 定义材料属性与划分网格 |
| 4.2.3 施加约束与载荷 |
| 4.2.4 有限元分析结果 |
| 4.3 动横梁系统变形误差补偿 |
| 4.4 动横梁系统变形误差补偿效果试验 |
| 4.4.1 试验方案设计 |
| 4.4.2 试验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 动横梁系统动态性能分析与优化 |
| 5.1 动横梁系统固有频率计算 |
| 5.2 动横梁系统有限元模态分析 |
| 5.2.1 模态分析概述 |
| 5.2.2 动横梁系统模态分析 |
| 5.3 动横梁系统谐响应分析 |
| 5.3.1 谐响应分析理论概述 |
| 5.3.2 谐响应分析参数设置 |
| 5.3.3 谐响应分析结果 |
| 5.3.4 阻尼比对动横梁系统动态性能的影响 |
| 5.4 动横梁系统动态性能优化 |
| 5.4.1 TMD简述 |
| 5.4.2 TMD工作原理 |
| 5.4.3 TMD特征参数的确定 |
| 5.4.4 TMD减振效果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 主轴系统负荷试验与热误差补偿试验 |
| 6.1 主轴系统负荷试验 |
| 6.1.1 试验装置与方案设计 |
| 6.1.2 试验结果分析 |
| 6.2 热误差补偿试验 |
| 6.2.1 试验装置与方案设计 |
| 6.2.2 试验结果分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间本人出版或公开发表的论着、论文 |
| 致谢 |
（8）数控车床主传动系统节能设计优化研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 数控车床主传动系统能效研究现状 |
| 1.2.2 电机驱动单元研究现状 |
| 1.2.3 主轴单元研究现状 |
| 1.3 研究目的和意义 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究意义 |
| 1.3.3 项目来源 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 数控车床主传动系统能耗模型与设计节能机理分析 |
| 2.1 数控机床主传动系统能耗特性分析 |
| 2.1.1 主传动系统能耗构成 |
| 2.1.2 主传动系统能耗模型 |
| 2.2 数控车床主传动系统设计节能分析 |
| 2.2.1 电机驱动单元参数设计节能分析 |
| 2.2.2 主轴单元设计节能分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 主传动系统电机驱动单元参数节能设计优化 |
| 3.1 电机驱动单元参数优化框架及函数 |
| 3.1.1 电机驱动单元参数优化框架 |
| 3.1.2 电机驱动单元能耗和体积函数 |
| 3.2 电机驱动单元参数多目标优化模型 |
| 3.2.1 优化变量 |
| 3.2.2 目标函数 |
| 3.2.3 约束条件 |
| 3.3 基于多目标改进教与学算法模型求解 |
| 3.3.1 多目标改进教与学算法 |
| 3.3.2 优化过程 |
| 3.3.3 优化结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 主传动系统主轴单元结构节能设计优化 |
| 4.1 主轴部件能耗函数及结构性能指标 |
| 4.1.1 主轴单元能耗函数 |
| 4.1.2 主轴部件静动态性能 |
| 4.2 主轴单元结构节能设计优化模型 |
| 4.2.1 初选参数和指标 |
| 4.2.2 决策变量 |
| 4.2.3 目标函数 |
| 4.2.4 优化模型 |
| 4.3 基于粒子群模拟退火算法模型求解 |
| 4.3.1 粒子群模拟退火算法 |
| 4.3.2 优化算法效果验证 |
| 4.3.3 优化结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于节能设计的数控车床主传动系统性能仿真分析 |
| 5.1 主传动系统能耗仿真分析 |
| 5.1.1 主传动系统能耗仿真模型 |
| 5.1.2 主传动系统能耗仿真结果分析 |
| 5.2 主传动系统主轴单元结构性能仿真分析 |
| 5.2.1 主轴单元结构有限元模型 |
| 5.2.2 主轴单元结构仿真结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读硕士学位期间发表或录用的论文 |
| B.作者在攻读硕士学位期间申请的专利 |
| C.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| D.作者在攻读硕士学位期间所获奖励 |
| E.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（9）静压与滚动混合轴承机床主轴热态特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 端面磨削主轴结构研究现状分析 |
| 1.2.2 主轴热分析研究现状 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 论文的研究内容 |
| 第二章 静压与滚动混合轴承机床主轴热力学建模 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 主轴结构介绍 |
| 2.3 主轴系统能量流模型建立 |
| 2.4 主轴系统热源计算 |
| 2.4.1 水润滑静压推力轴承热功率计算 |
| 2.4.2 滚动轴承热功率计算 |
| 2.5 主轴系统热边界条件计算 |
| 2.5.1 滚动轴承段的油气润滑强迫对流 |
| 2.5.2 旋转主轴与空气接触段和空气的强迫对流 |
| 2.5.3 水润滑静压轴承与滚动轴承混合支承主轴系统静止部分和空气的复合传热 |
| 2.6 主轴系统有限元模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 静压与滚动混合轴承机床主轴系统热态分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 主轴系统温度场分布 |
| 3.3 主轴系统热位移场分布 |
| 3.4 主要参数对主轴热态特性的影响 |
| 3.4.1 主轴转速对主轴系统热态特性的影响 |
| 3.4.2 主轴偏心率对主轴系统热态特性的影响 |
| 3.4.3 水泵供水压力对主轴系统热态特性的影响 |
| 3.4.4 润滑介质的粘度对主轴系统热态特性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 静压与滚动混合轴承机床主轴热特性测试 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 实验目的与实验内容 |
| 4.3 主轴系统试验台结构简介 |
| 4.3.1 温度测量系统 |
| 4.3.2 电主轴系统 |
| 4.3.3 非接触式加载装置设计 |
| 4.3.4 高压水泵系统 |
| 4.3.5 油气润滑系统 |
| 4.4 实验流程介绍 |
| 4.5 实验结果与分析 |
| 4.5.1 不同条件下的主轴系统热态特性试验 |
| 4.5.2 试验结果与理论结果对比 |
| 4.5.3 试验数据误差分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（10）主轴旋转状态下的机床刚度特性与测试方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题意义 |
| 1.2 主轴刚度特性的研究现状 |
| 1.2.1 主轴刚度特性理论方面的研究现状 |
| 1.2.2 主轴刚度特性测试方法的研究现状 |
| 1.2.3 主要存在问题 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.4 课题来源 |
| 第2章 机床刚度特性的测试方法研究 |
| 2.1 机床刚度特性测试要求 |
| 2.2 刚度特性测试原理 |
| 2.3 非接触力加载器的理论建模 |
| 2.3.1 力加载器的分析模型 |
| 2.3.2 力加载器的磁场分析 |
| 2.3.3 力加载器的热场分析 |
| 2.3.4 力加载器的约束条件分析 |
| 2.3.5 力加载器的核心零部件结构参数 |
| 2.4 非接触力加载器的结构设计 |
| 2.5 非接触力加载器的性能测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 机床主轴刚度特性的实验研究 |
| 3.1 典型工况下主轴刚度特性的理论分析 |
| 3.2 典型工况下主轴刚度特性的实验研究 |
| 3.2.1 实验研究的实验方案简介 |
| 3.2.2 实验研究的数据处理 |
| 3.3 主轴刚度特性分析 |
| 3.3.1 加卸载及加载力对主轴刚度的影响 |
| 3.3.2 径向力的方向对主轴刚度的影响 |
| 3.3.3 热平衡状态对主轴刚度的影响 |
| 3.3.4 转速对主轴刚度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 课题总结与展望 |
| 4.1 课题总结 |
| 4.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A x向热平衡状态一下刚度-转速-加载力值 |
| 附录B y向热平衡状态一下刚度-转速-加载力值 |
| 附录C x向热平衡状态二下刚度-转速-加载力值 |
| 附录D y向热平衡状态二下刚度-转速-加载力值 |
| 个人简历、在学期间研究成果 |
四、高速机床主轴支承系统轴承配置分析（论文参考文献）
- [1]高速铣床电主轴-轴承-刀具系统动力学特性分析[D]. 董赫. 辽宁石油化工大学, 2020(04)
- [2]静压轴承与滚动轴承组合支承端面磨削主轴转子动力学研究[D]. 林圣业. 东南大学, 2020(01)
- [3]车床主轴动静态刚度特性分析及综合优化方法[D]. 邓萌. 重庆理工大学, 2021
- [4]磁液双悬浮轴承多自由度解耦与抗干扰控制研究[D]. 曹俊波. 燕山大学, 2020(01)
- [5]机床主轴回转精度建模与精度互补偿设计[D]. 刘艳兵. 重庆理工大学, 2020(08)
- [6]无突发失效下电主轴可靠性建模及评估[D]. 郑玉彬. 吉林大学, 2019
- [7]大扭矩龙门机床主轴与动横梁系统力学与热特性分析[D]. 王昌儒. 苏州大学, 2019(04)
- [8]数控车床主传动系统节能设计优化研究[D]. 朱道光. 重庆大学, 2019
- [9]静压与滚动混合轴承机床主轴热态特性分析[D]. 朱国振. 东南大学, 2019(06)
- [10]主轴旋转状态下的机床刚度特性与测试方法研究[D]. 马荣梅. 清华大学, 2018(06)