【摘 要】
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电主轴单元结构设计的合理性、热特性及动态特性的优劣极大程度决定了数控机床的加工工艺能力，是制约现代机床工作母机制造工艺性能提升的重要因素。对电主轴装配体进行热相关
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电主轴单元结构设计的合理性、热特性及动态特性的优劣极大程度决定了数控机床的加工工艺能力，是制约现代机床工作母机制造工艺性能提升的重要因素。对电主轴装配体进行热相关仿真分析研究，对提高机床的制造性能有着十分重要的意义。通过分析运转轴承的赫兹接触，确定了滚动轴承的主要载荷，提出了忽略陀螺力矩的的依据和条件并仿真获取了电主轴的六阶模态，为后续的谐响应分析和热分析做了数据和理论准备。通过谐响应分析，获取了主轴的临界共振频率。通过确定对主轴热分析所需的热载荷和边界条件，搭建了其热分析有限元模型。采用有限元软件做电主轴的稳态、流体传热暂态以及热与结构的耦合分析。分析获得电主轴装配体的温度变化及热场分布状态图，以及由热源因素导致的电主轴热态变形及应力的分布情况，研究了主轴温升对其生产制造精度的影响，论述了改善主轴热性能的措施。对主轴进行热结构耦合时，将ANSYS的热分析结果作为初始载荷，外加结构载荷对电主轴装配体进行了热结构耦合，获得了电主轴的应力应变分布云图和主轴的最大变形量。为该型电主轴的优化提供了理论依据。根据仿真获取的数据，本着提高系统加工精度的原则，应用有限元分析软件ANSYS的优化设计功能，对铣削用高速电主轴进行结构优化。本着使电主轴系统刚度提升的原则,设计参数选取为前端和后端两组轴承的安装间隔和第一前轴承到刀具安装锥孔端面的距离及它们彼此间的离距，对照参数选取第一阶固有起振频率，对该型电主轴支撑位置参数进行了可靠的变量约束优化设计。
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