一、高速切削机床主轴轴承的研究与发展（论文文献综述）
丛仲谋[1]（2020）在《温度场影响下的高速主轴动平衡调整系统的仿真研究》文中认为主轴系统在工作过程中的高精度主要受主轴振幅和热特性的影响。考虑机床主轴系统在工作过程中的温升导致的热变形对主轴动平衡的影响是影响高速主轴加工精度的关键所在,能有效提高高速产品的性能。本文以解决高速旋转的主轴由于热特性的原因,导致已平衡后的主轴发生的不平衡问题作为研究内容,改善主轴由于热特性的影响导致的不平衡振动,提高主轴的加工性能为目的,做以下研究:（1）对主轴的热传递方式做了详细的介绍,分析了主轴的热源,在此基础上通过有限元软件分析了热对主轴的影响,得到主轴的热变形云图,以及X、Y、Z轴的变形量。并讨论了环境温度对主轴热变形的影响。由于变形量的存在,使主轴的不平衡质量的位置发生变化,进而导致主轴的振动量改变,因此必须考虑热对主轴动平衡系统的影响,同时为研究主轴热特性对动平衡调整的影响做前期指导。（2）提出了一种考虑主轴热特性动平衡调整算法整体思路,基于此对高速主轴动平衡系统进行了动力学建模并进行了仿真分析,使用LABVIEW语言编写了“机械主轴动力学系统建模及其仿真”的仿真程序。对不同转速下的同一不平衡质量在是否考虑主轴热特性后进行影响系数计算,得到转速和主轴热特性均对影响系数有影响的结论。（3）对CJ190Z4机械主轴进行了不同转速下主轴稳态动不平衡响应的测量和调整试验。验证了转速和主轴热特性对影响系数均有影响,同时为本文的讨论的问题正确性提供了有力的证据。（4）在已知主轴热特性会改变影响系数的前提下,使用传统影响系数进行动平衡调节并得到的补偿量的大小和位置已不够准确,基于此本文提出考虑主轴热特性的在线动平衡算法。对影响系数进行了实时计算,给出了质量块的调整位置,在虚拟试验台环境下,以应用一种主轴内置机械式动平衡装置调整主轴动平衡的工况为例,进行了实例计算。通过整个调整过程可知,本方法规避了主轴的热特性和转速对影响系数的影响,得到较为准确的补偿量。
董赫[2]（2020）在《高速铣床电主轴-轴承-刀具系统动力学特性分析》文中提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。
赵朝夕[3]（2020）在《大型精密电火花成形加工机床的热态及动态特性研究》文中研究表明整体式涡轮盘是现代航天发动机的核心部件,通常由难加工的高温合金制成,且结构复杂。传统的机械加工方法对该类零件的加工能力较差,目前大型电火花成形加工机床已逐步成为整体式涡轮盘等大型复杂零件的主流加工装备。该类零件的特点是加工精度高、周期长,这对电火花加工机床的精度、效率和稳定性提出了更高的要求。对于中小型电火花加工机床,其热变形和振动问题与金属切削机床相比体现得较不明显,因此,人们对电火花加工机床的热态和动态特性关注也较少。然而,大型电火花加工机床的加工面积大、连续加工时间长、运动部件的质量大,主轴的热变形和振动会造成主轴头的位移和动力学特性的变化,已经成为影响加工精度和稳定性的主要原因之一,必须引起足够的重视。在热态方面,长时间大面积加工时积累的热量会导致主轴的热变形;在高速抬刀时,系统的大惯量会使主轴部件发热明显,也会降低加工精度。在动态方面,在高速抬刀运动中,尤其在使用大尺寸电极加工时,电极的液动力会造成主轴头的振动和冲击,进而改变间隙放电状态,影响加工效率和稳定性。为此,本文结合电火花加工的特点,以A2190大型牛头滑枕式精密六轴联动电火花成形加工机床为研究对象,对大型电火花成形加工机床的热态和动态特性进行研究,以提高机床的加工精度和稳定性。对放电加工的热、主轴驱动系统中元件的发热和环境温度的波动进行建模,分别探讨了以上热源对大型电火花成形加工机床温升和热变形的影响规律。研究了加工区热源,为提高机床热态特性分析的计算效率,提出了加工区的等效连续热源模型,并验证了模型的有效性。基于该等效热源模型,分析了机床长时间加工的稳态传热过程,揭示了主轴和工作台的热变形规律。研究了主轴驱动系统的温升和热变形,搭建主轴温升和热变形位移的测试系统。在机床空载情况下模拟主轴的抬刀运动,同步测量机床的温升和热变形。研究了环境温度对机床热特性的影响,从温度梯度、平均环境温度、温度波动的频率及幅值几个方面展开。研究了加工区传热模型中主要参数以及环境温度对主轴头温升的影响规律。以加工热为边界条件,提出了一种模拟电火花加工机床热平衡实验的方法。得到机床主轴和工作台的瞬态温度场、热变形和热平衡时间,并进行了实验验证。将模糊聚类分析法和相关性理论相结合,筛选出机床的热敏感点,建立了基于RBF神经网络的热变形预测模型,并应用该模型探讨了抬刀周期对主轴热变形的影响规律。基于建立的热变形预测模型,选取半闭环前馈补偿方法对机床不同工况下产生的热变形进行补偿,实现了机床热变形的控制。高速抬刀运动是造成电火花加工机床冲击和振动的重要原因。基于拉格朗日方程建立了主轴进给系统模型,并对机床的主轴立柱单独进行模态分析,为后续动力学分析奠定基础。对比了梯形速度、常数加加速度和正弦加加速度三种抬刀控制策略的运动学特性。建立了抬刀运动中主轴头瞬态载荷的数值模型,尤其是针对电极在上升和下降过程中受到工作液的吸附和挤压作用,推导了压差阻力的表达式,得到压差阻力的变化规律,并验证数值分析方法的正确性。分别建立了三种控制策略下,主轴周期性抬刀运动中进给驱动系统的动力学模型,揭示了电极的运动与主轴头惯性力和液动力之间的关系。通过实验测量电极运动过程中主轴头的位移,探究了抬刀速度对主轴振动参数的影响规律。根据放电波形的特点提出了电压电流上升沿和下降沿检测方法,实现了放电波形和击穿延时的识别和统计。基于该检测方法研究了不同抬刀速度和加工时间下的放电率和击穿延时,得出了主轴的振动对放电状态的影响规律。研究了从进入加工状态到主轴振动结束这段时间的加工间隙的流场和颗粒分布,判断抬刀运动引起的主轴低频振动能否有效排出放电间隙中的电蚀产物。最后应用主动阻尼控制法来控制主轴的振动,建立了进给驱动系统的仿真平台,并验证其有效性。
林圣业[4]（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》文中研究说明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。
姚文喜[5]（2020）在《考虑瞬态过程能耗的数控车床主轴系统节能优化方法研究》文中进行了进一步梳理我国数控机床量大面广,其能量消耗总量和造成的碳排放巨大。研究数控机床能量建模与节能方法对于制造业节能减排具有重要意义。针对数控车床主轴系统能量建模及节能优化的专门研究较少,尤其是综合考虑主轴系统瞬态能量和稳态能量模型和节能方法有待进一步深入分析和研究。论文在对数控车床加工过程功率及能量特性进行分析的基础上,首先针对数控车床主轴瞬-稳态过程,进行了主轴瞬-稳态过程能量交互影响分析,同时,以主轴转速为能量联动参数,进行了主轴瞬-稳态能量联动分析,对后续的数控车床主轴系统瞬-稳态能耗数学模型构建及能量优化提供分析基础。接着,重点研究数控车床主轴系统稳态能量模型、瞬态能量模型以及综合考虑稳态能量和瞬态能量的数控车床主轴系统能量模型;在此基础上,分别开展了不考虑主轴启动至转速n0的数控车床主轴系统瞬-稳态能量优化研究和考虑主轴启动至n0能量的主轴系统瞬-稳态能量优化研究,得到不同场景下数控车床主轴的最佳初始转速,用于指导数控车床节能。最后,开展了数控车床主轴系统停转节能方法研究与节能效果分析,并进行实例分析。论文研究结果对于数控车床主轴系统节能以及制造业数控机床节能减排具有一定的理论与实际指导意义。
李本杰[6]（2019）在《高速干切滚齿机床主轴系统?效率模型及协调优化方法研究》文中研究指明机床是基础性的制造装备,其能效是绿色制造领域的重要学术热点。高速干切滚齿机床作为绿色高速干切滚齿工艺的核心支撑装备,其加工精度及精度保持性与主轴系统的热稳定性直接相关,而高速干切滚齿加工条件下主轴系统的热稳定性取决于其热能累积特性,并且十分依赖于切削参数及主轴辅助系统的运行参数,导致主轴系统能耗高且能量流特性复杂。然而,目前基于切削比能的能效分析方法侧重于对材料去除过程相关的电能-机械能转换问题进行建模与优化,无法统一量化评估具有不同品质的电能、机械能、热能,难以适用于揭示高速干切滚齿机床主轴系统热稳定性调控的电能-机械能-热能转换特性以及同时考虑材料去除与热稳定保证的主轴系统综合能效分析,制约了高速干切滚齿机床绿色精密化发展。鉴于此,在国家自然科学基金面上项目、国家工信部绿色制造系统集成项目、重庆市技术创新与应用示范项目等的资助下,本论文以高速干切滚齿机床主轴系统为研究对象,基于热力学第二定律的?分析理论对主轴系统运行过程中的电能、机械能、热能进行“量”和“质”的统一,并面向主轴系统的综合能效问题深入开展其?效率建模及协调优化方法研究。主要研究内容如下:首先,研究高速干切滚齿机床主轴系统多元能量流特性及?效率模型。结合高速干切滚齿机床系统能量流特性分析,揭示强热力耦合作用下主轴系统电能、机械能、热能之间的转换特性,并建立主轴系统电能、机械能、热能多元能量流模型,通过阐述综合能效的定义及内涵,建立同时考虑材料去除与热稳定保证的高速干切滚齿机床主轴系统?效率模型,为后续章节中高速干切滚齿机床主轴系统热能累积调控与?效率协调优化研究奠定理论基础。其次,开展高速干切滚齿机床主轴系统热能累积模型及调控方法研究。针对与主轴系统热稳定控制密切相关的热能累积问题,通过分析主轴系统热能产生与散失特性,建立高速干切滚齿机床主轴系统热能累积与其控制参数之间的数学模型,进而提出高速干切滚齿机床主轴系统温升优化方法,最终结合实例对高速干切滚齿机床主轴系统热能累积调控效果进行验证,并为后续章节中主轴系统?效率协调优化提供支撑。然后,开展高速干切滚齿机床主轴系统?效率协调优化方法研究。综合考虑主轴系统综合能效提升和热稳定控制的需求,以主轴系统综合?效率与平均温度为目标,构建高速干切滚齿机床主轴系统?效率协调优化模型,对主轴系统的综合能效和热稳定性进行协调优化,并结合实例对协同优化模型的有效性进行验证。最后,综合上述研究,以Matlab为平台,开发高速干切滚齿机床主轴系统?效率协调优化应用系统,并结合案例对该系统进行应用验证。
郑玉彬[7]（2019）在《无突发失效下电主轴可靠性建模及评估》文中指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[8]（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。
何郑曦[9]（2019）在《机床主轴系统热误差建模与分析》文中认为作为机械产品的制造机器,机床的加工质量和加工效率直接影响其他机械产品的生产技术水平。数控机床是制造业中最基本的设备。机床水平已成为一个国家综合国力和工业现代化的重要指标。同时,随着新合金材料在航空航天,能源等领域的广泛应用以及制造业对加工效率的日益增长的需求,高速高精度加工正在成为机床的重要发展趋势。高速加工方法可以提高加工精度,降低加工成本,提高生产效率,降低加工难度。为了实现高速加工,主轴需要达到更高的转速,主轴部件作为机床核心部件,在高转速下会产生显着的温升与热变形,是导致机床热误差的关键因素之一,严重时还会造成机床的损坏。根据数据研究,机床的热误差是机床最大的误差源之一,其中主轴的热变形甚至更大,可以达到零件总加工误差的60%～70%。因此,主轴作为机床的核心部件,其在高转速工况下的工作性能将直接决定整个机床的工作性能。因此,降低主轴系统的热误差对于提高数控机床的加工精度至关重要。本文分析了精密卧式加工中心THM6350的热态特性,建立了主轴的热误差模型。首先基于传热学与热弹性力学的相关理论,建立了机床主轴温度场的数学模型,对主轴部件中轴承生热量和主轴热边界条件的计算方法进行了理论研究。并根据实际工况,建立了精密卧式加工中心TMH6350主轴系统温度场的有限元模型。分析主轴组件的十二种工况下的热态特性,其中转速为500 r/min至6000 r/min。获得主轴组件的温度场和热变形场分布。在实际工况为环境温度20℃,主轴的转速为2000r/min、4000r/min、6000r/min的条件下,开展温度关键点和热变形实验测量和分析于精密卧式加工中心主轴系统。并进行不同的工况下主轴组件关键点的温度与热变形实验测量结果与有限元建模所得计算结果比对。最终测实验证了该课题建立的有限元模型的准确性及其对各种工作条件的适用性。根据已有主轴系统热态特性模型,结合热刚度理论,取4000r/min机床达到热平衡时候即第180min的温度场数据作为初始样本,辨识出主轴关键热刚度,为下一步热误差数字化建模提供理论依据。最后根据神经网络BP建模的原理,在已建立并验证准确的精密卧式加工中心主轴500r/min-6000r/min十二种转速工况下,对6个热关键点进行了数据采集并进行了 BP神经网络模型训练。最终预测结果检验出最大误差百分比为-0.2006%,证明BP神经网络模型对主轴热误差建模数据的良好的拟合性。主轴系统热误差模型的高精度和好鲁棒性是实现数控机床热误差软件补偿的关键,本课题的计算和分析过程为机床的主轴组件的热误差建模提供了一种数字化理论分析和建模的方法,虽然是精密卧式加工中心THM6350的主轴系统的数字化热误差建模和分析,但其结果和改进方法为以后此类机床主轴组件热态特性与性能、热误差数字化建模提供了参考,具有较大的工程泛化意义。
邓涛[10]（2019）在《五轴高速加工中心热特性分析与预测研究》文中提出随着我国“中国制造2025”的战略目标逐步推进,五轴联动数控机床作为高端制造装备在船舶、航空航天等领域应用也越来越广,其加工精度也越来越重视。五轴数控机床自身具有运动部件多,主轴转数高和进给速度快等特点,导致其发热机理复杂,由发热导致的热变形误差对机床的加工精度影响严重。本文以沈阳机床公司生产的VMC-0656e五轴联动加工中心为研究对象,利用有限元法对其空载与加载状态的温度场与主要部件的热变形分析研究;针对机床的主要热误差采用分解法进行了各部分热特性实验,通过采集温度及热误差数据,与仿真分析数据进行了对比;并根据实验数据样本,对加载状态下的主要热误差完成了建模,并对各部分和整机的热误差预测效果进行了分析。本文的主要研究内容如下:（1）对VMC-0656e五轴加工中心的热源和边界条件进行了分析,使用相关的经验公式对各热源空载与加载状态的生热率和对流散热系数进行了计算,并利用有限元法进行了温度场与主要部件的热变形分析,获得了该五轴加工中心各部分产生主要的热误差分布情况。（2）根据实验分析对象的结构特点,参考相关理论与有限元分析结果,开展了五轴加工中心的主要热误差实验与建模研究,建立了主要热误差的数学模型,使用分解法进行空载与加载实验,对机床的主要热误差和热场温度进行测量。（3）加载实验在分析空载实验结果,对热误差变化不明显的进行了简化,根据机床的实际加工特点,制定了实切与静态加载实验。并对仿真分析和实验分析结构进行了对比,对本文的仿真分析得到分析效果进行了验证。（4）对五轴加工中心的整机热误差预测方法开展了研究,对机床各部分的进行了温度测点的选取与热误差模型的建立,且根据热误差实验数据的特点建立基于时间变化得热误差模型。并对三种模型分析对各部分热误差和机床个方向的总热误差的预测效果的对比分析。
二、高速切削机床主轴轴承的研究与发展（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、高速切削机床主轴轴承的研究与发展（论文提纲范文）
（1）温度场影响下的高速主轴动平衡调整系统的仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的意义 |
| 1.2 国内外相关工作的研究现状与进展 |
| 1.2.1 机械主轴热态特性研究现状 |
| 1.2.2 动平衡调节研究现状 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第二章 主轴热特性对主轴动平衡系统影响分析 |
| 2.1 主轴热场分析 |
| 2.1.1 主轴的热传递方式 |
| 2.1.2 机械主轴的热源分析 |
| 2.1.3 主轴平衡温度计算 |
| 2.2 热对主轴的影响 |
| 2.2.1 主轴与外界的对流换热 |
| 2.2.2 主轴热变形有限元仿真 |
| 2.3 环境温度对主轴热变形的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高速机械主轴动平衡影响系数影响因素分析 |
| 3.1 动平衡理论基础 |
| 3.1.1 不平衡量的定义 |
| 3.1.2 动平衡方法 |
| 3.2 动平衡调整整体思路 |
| 3.2.1 机械式动平衡头结构 |
| 3.2.2 动平衡调整整体思路 |
| 3.2.3 热变形形成不平衡量变化 |
| 3.3 高速主轴动平衡系统动力学建模 |
| 3.3.1 高速主轴动平衡系统动力学建模 |
| 3.3.2 机械主轴动平衡系统动力学模型仿真设计 |
| 3.4 转速对影响系数的影响分析 |
| 3.4.1 试验分析转速对影响系数的影响[70] |
| 3.4.2 仿真分析转速对影响系数的影响 |
| 3.5 主轴热特性对影响系数影响分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 高速机械主轴动平衡影响系数影响因素试验分析 |
| 4.1 机械主轴动平衡调整试验原理 |
| 4.2 主轴动平衡测试试验装置 |
| 4.3 分析动平衡影响系数影响因素的试验步骤 |
| 4.4 动平衡影响系数影响因素试验数据分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 在线动平衡调整算法 |
| 5.1 总体思路 |
| 5.2 影响系数及调整位置计算 |
| 5.2.1 影响系数计算 |
| 5.2.2 质量块调整位置计算 |
| 5.3 调整案例 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 作者在攻读硕士学位期间获得的学术成果 |
| 致谢 |
（2）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 |
（3）大型精密电火花成形加工机床的热态及动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景 |
| 1.1.3 研究的目的及意义 |
| 1.2 电火花成形加工机床的研究现状 |
| 1.2.1 电火花成形加工机床的发展趋势 |
| 1.2.2 大型电火花成形加工机床 |
| 1.3 电火花加工中热态问题的研究现状 |
| 1.4 机床温度和变形的测量方法 |
| 1.4.1 机床温度的测量方法 |
| 1.4.2 机床主轴变形的测量方法 |
| 1.5 电火花加工中动态问题的研究现状 |
| 1.5.1 电极的抬刀运动 |
| 1.5.2 抬刀运动引起主轴振动的控制方法 |
| 1.6 目前的研究中存在的问题 |
| 1.7 本文的主要研究内容 |
| 第2章 大型电火花加工机床热源分析及其对机床热变形影响的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机床的机械结构及主要技术参数 |
| 2.3 机床的主要热源分析及建模 |
| 2.3.1 放电加工热的计算 |
| 2.3.2 主轴传动系统中热源的计算 |
| 2.3.3 环境温度的传热模型 |
| 2.4 加工热对机床稳态温度场和热变形影响的仿真分析 |
| 2.4.1 仿真条件的设置 |
| 2.4.2 等效热源模型的建立及验证 |
| 2.4.3 机床关键部件的稳态温度场和热变形 |
| 2.5 抬刀运动引起主轴热特性变化的实验研究 |
| 2.5.1 温升和位移测试系统的搭建 |
| 2.5.2 温升及主轴热变形的仿真分析 |
| 2.5.3 温升和热变形的实验测试 |
| 2.6 环境温度对机床温升和热变形的影响研究 |
| 2.6.1 温度梯度和平均温度的测量 |
| 2.6.2 温度波动幅值和频率对热变形影响的研究 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 大型电火花加工机床瞬态热分析及热变形的预测与补偿研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 加工热和环境温度对主轴头温升影响程度的研究 |
| 3.3 瞬态温度和热变形的仿真分析与实验验证 |
| 3.3.1 机床的瞬态热分析 |
| 3.3.2 瞬态热分析的实验验证 |
| 3.3.3 机床热变形预测模型的建立策略 |
| 3.4 机床主轴热敏感点的优化研究 |
| 3.4.1 基于模糊聚类算法和相关性理论的测点优化 |
| 3.4.2 热敏感点的筛选 |
| 3.5 主轴热变形预测模型的建立与验证 |
| 3.5.1 基于RBF神经网络的预测模型 |
| 3.5.2 不同抬刀周期下的热变形预测 |
| 3.5.3 预测模型的验证 |
| 3.6 基于半闭环前馈控制的机床热变形补偿 |
| 3.6.1 机床的热变形补偿验证 |
| 3.6.2 减少电火花机床温升和热变形的建议 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高速抬刀运动对大型电火花加工机床动态特性的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 进给驱动系统的动力学建模 |
| 4.3 机床主轴立柱的振动模态分析 |
| 4.4 不同抬刀控制算法的运动学特性分析 |
| 4.4.1 加减速控制参数的设置 |
| 4.4.2 控制策略的运动学特性 |
| 4.5 主轴头瞬态载荷的计算 |
| 4.5.1 主轴头瞬态载荷数值模型的建立 |
| 4.5.2 主轴头压差阻力影响因素研究 |
| 4.5.3 不同抬刀策略对主轴头受力的影响研究 |
| 4.6 抬刀运动引起的主轴动态特性的实验研究 |
| 4.6.1 主轴的瞬时动态响应分析 |
| 4.6.2 主轴动态特性的实验验证 |
| 4.6.3 工作液的脉动对主轴振动的影响 |
| 4.6.4 不同抬刀速度下的主轴振动参数 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 大型电火花加工机床主轴振动对放电状态的影响及其实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 放电波形的特征及分类 |
| 5.2.1 实验系统及实验条件 |
| 5.2.2 放电波形分类 |
| 5.3 放电状态检测技术研究 |
| 5.3.1 放电波形的识别与统计程序设计 |
| 5.3.2 放电状态检测方法的验证 |
| 5.3.3 平均击穿延时 |
| 5.4 主轴振动对放电状态和排屑效果的影响研究 |
| 5.4.1 抬刀速度和加工时间对放电率的影响 |
| 5.4.2 抬刀速度和加工时间对击穿延时的影响 |
| 5.4.3 主轴头的振动对排屑效果的影响 |
| 5.5 主轴系统的主动阻尼控制 |
| 5.5.1 主动阻尼控制原理 |
| 5.5.2 主动阻尼控制效果的验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）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 |
（5）考虑瞬态过程能耗的数控车床主轴系统节能优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究方法与技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 数控车床主轴系统瞬-稳态能量交互影响及联动分析 |
| 2.1 数控车床主轴瞬-稳态能量交互影响 |
| 2.2 数控车床主轴瞬-稳态能量联动分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 数控车床主轴系统瞬-稳态能量数学模型构建 |
| 3.1 数控车床主轴稳态过程能量模型 |
| 3.2 数控车床主轴瞬态过程能量模型 |
| 3.3 数控车床主轴瞬-稳态综合能量模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 数控车床主轴系统瞬-稳态能量优化研究 |
| 4.1 数控车床主轴瞬-稳态过程能量优化 |
| 4.2 考虑主轴启动至n_0能量的主轴系统瞬-稳态能量优化 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 数控车床主轴系统停转节能方法研究 |
| 5.1 主轴系统停转节能临界时间确定 |
| 5.2 主轴系统停转节能效果评估 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（6）高速干切滚齿机床主轴系统?效率模型及协调优化方法研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文的选题背景 |
| 1.1.1 绿色制造是制造业未来的发展趋势 |
| 1.1.2 高速干切滚齿工艺是典型的齿轮绿色加工技术 |
| 1.1.3 主轴系统是高速干切滚齿机床的核心功能部件 |
| 1.2 国内外相关领域的研究现状分析 |
| 1.2.1 高速干切滚齿工艺技术的国内外研究现状分析 |
| 1.2.2 机床系统热态特性的国内外研究现状分析 |
| 1.2.3 机床系统能效的国内外研究现状分析 |
| 1.2.4 ?分析方法的国内外研究现状分析 |
| 1.3 论文研究的意义及课题来源 |
| 1.3.1 论文研究目的及意义 |
| 1.3.2 论文的课题来源 |
| 1.4 论文研究内容及组织框架 |
| 2 高速干切滚齿机床主轴系统多元能量流特性及?效率模型 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 高速干切滚齿机床主轴系统多元能量流特性 |
| 2.2.1 高速干切滚齿机床系统能量流特点 |
| 2.2.2 高速干切滚齿机床主轴系统多元能量流模型 |
| 2.3 高速干切滚齿机床主轴系统的综合能效分析 |
| 2.3.1 综合能效的提出 |
| 2.3.2 综合能效的内涵 |
| 2.4 面向综合能效的高速干切滚齿机床主轴系统?效率模型 |
| 2.4.1 ?分析的基本理论与方法 |
| 2.4.2 主轴系统?效率模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 高速干切滚齿机床主轴系统热能累积模型及调控方法 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 高速干切滚齿机床主轴系统热能累积模型 |
| 3.2.1 内置电机的热能累积模型 |
| 3.2.2 轴承的热能累积模型 |
| 3.3 高速干切滚齿机床主轴系统温升优化方法 |
| 3.3.1 优化目标 |
| 3.3.2 控制参数 |
| 3.3.3 约束条件 |
| 3.3.4 优化模型 |
| 3.3.5 基于PDMOSA-TOPSIS的优化模型求解方法 |
| 3.4 应用案例及实验验证 |
| 3.4.1 优化结果分析 |
| 3.4.2 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高速干切滚齿机床主轴系统?效率协调优化方法 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 优化问题描述 |
| 4.3 高速干切滚齿机床主轴系统?效率协调优化模型 |
| 4.3.1 协调优化目标函数 |
| 4.3.2 协调优化变量 |
| 4.3.3 优化变量的约束条件 |
| 4.3.4 协调优化模型 |
| 4.4 主轴系统?效率协调优化模型求解方法 |
| 4.5 案例应用 |
| 4.5.1 案例介绍 |
| 4.5.2 结果分析 |
| 4.5.3 主轴系统?效率提升潜力分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 高速干切滚齿机床主轴系统?效率协调优化应用系统 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 应用系统的功能结构及运行流程 |
| 5.2.1 功能结构 |
| 5.2.2 运行流程 |
| 5.3 应用系统的功能实现 |
| 5.3.1 应用系统主界面 |
| 5.3.2 参数设置 |
| 5.3.3 计算与优化 |
| 5.3.4 结果图形可视化 |
| 5.3.5 数据管理与存储 |
| 5.4 应用案例 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要研究结论 |
| 6.2 后续研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.攻读博士学位期间发表的期刊论文目录 |
| B. 攻读博士学位期间在审的期刊论文目录 |
| C. 攻读博士学位期间所申请或授权的发明专利目录 |
| D. 攻读博士学位期间参加的主要科研项目 |
| E. 攻读博士学位期间获得的奖励 |
| F. 学位论文数据集 |
| 致谢 |
（7）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 |
（8）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 |
（9）机床主轴系统热误差建模与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外机床系统热态特性分析研究现状 |
| 1.2.2 国内外机床热关键点辨识研究现状 |
| 1.2.3 国内外机床热误差建模研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 主轴系统热态特性建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热态特性建模理论 |
| 2.2.1 传热学基本理论 |
| 2.2.2 温度场的数学模型 |
| 2.2.3 热变形的数学模型 |
| 2.2.4 有限单元法 |
| 2.3 主轴热源分析与散热分析 |
| 2.3.1 主轴的热源分析 |
| 2.3.2 主轴的散热分析 |
| 2.4 主轴热源与热边界条件计算 |
| 2.4.1 轴承发热量的计算 |
| 2.4.2 对流换热系数的计算 |
| 2.5 主轴有限元模型建立 |
| 2.5.1 机床主轴组件三维CAD模型建立 |
| 2.5.2 网格划分与单元类型选择 |
| 2.5.3 定义材料属性 |
| 2.5.4 加载热边界条件 |
| 2.6 主轴系统热态特性分析 |
| 2.6.1 稳态温度场分析 |
| 2.6.2 瞬态温度场分析 |
| 2.7 热-结构耦合分析 |
| 2.7.1 热-结构耦合原理 |
| 2.7.2 热-结构耦合分析步骤 |
| 2.7.3 热-结构耦合分析求解 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 主轴系统热态特性实验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验目的及原理 |
| 3.3 实验仪器与现场布置 |
| 3.3.1 实验仪器 |
| 3.3.2 实验测点布置 |
| 3.4 实验方案及工况 |
| 3.5 实验数据分析 |
| 3.5.1 工况1数据分析 |
| 3.5.2 工况2数据分析 |
| 3.5.3 工况3数据分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 主轴系统热关键点辨识 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机床关键热刚度基本理论 |
| 4.2.1 机床热刚度的定义 |
| 4.2.2 热关键点辨识技术路线 |
| 4.3 主轴热关键点辨识 |
| 4.3.1 主轴模型中温度变化矩阵构建 |
| 4.3.2 主轴Z方向的热关键点辨识 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 主轴系统热误差数字化建模 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BP模型热误差建模原理介绍 |
| 5.2.1 BP模型基本原理介绍 |
| 5.2.2 BP神经网络推理过程 |
| 5.3 基于关键热刚度的BP热误差建模实例 |
| 5.3.1 获取样本数据 |
| 5.3.2 参数选择及模型训练 |
| 5.3.3 预测结果检验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（10）五轴高速加工中心热特性分析与预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 五轴机床热特性分析研究现状 |
| 1.2.2 五轴机床温度与热误差测量技术研究现状 |
| 1.2.3 五轴机床热误差预测研究现状 |
| 1.3 课题研究的主要内容及方法 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第二章 五轴高速加工中心热特性仿真研究 |
| 2.1 机床热特性相关理论研究 |
| 2.1.1 传热学基础理论 |
| 2.1.2 机床热变形因素分析 |
| 2.2 VMC-0656e五轴高速加工中心简介 |
| 2.2.1 机床简介及机床性能参数 |
| 2.2.2 建立有限元模型 |
| 2.3 空载状态温度场与变形场分析 |
| 2.3.1 机床热源生热计算 |
| 2.3.2 对流边界条件计算 |
| 2.3.3 空载状态温度场分析 |
| 2.3.4 空载状态变形场分析 |
| 2.4 加载状态温度场与变形场分析 |
| 2.4.1 机床热源生热与边界条件计算 |
| 2.4.2 机床加载状态温度场分析 |
| 2.4.3 机床加载状态变形场分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 五轴高速加工中心热特性实验分析 |
| 3.1 五轴加工中心热误差分析 |
| 3.1.1 各轴热误差分析 |
| 3.1.2 机床主要热误差数学模型 |
| 3.2 .实验总体方案 |
| 3.2.1 实验总体方案 |
| 3.2.2 实验数据采集 |
| 3.3 空载状态机床热特性实验分析 |
| 3.3.1 主轴空载状态实验分析 |
| 3.3.2 进给轴空载状态实验分析 |
| 3.3.3 旋转工作台空载状态实验分析 |
| 3.4 加载状态机床热特性实验分析 |
| 3.4.1 机床三轴部分加载状态实验分析 |
| 3.4.2 机床工作台部分加载状态实验分析 |
| 3.5 仿真分析与实验分析对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 五轴加工中心热误差预测方法研究 |
| 4.1 五轴加工中心热误差预测方法 |
| 4.1.1 整机热误差分析 |
| 4.1.2 热误差预测方法 |
| 4.2 五轴加工中心温度关键点选取 |
| 4.2.1 灰色关联度法 |
| 4.2.2 偏相关分析法 |
| 4.3 五轴加工中心各轴热误差建模 |
| 4.3.1 基于多元线性回归模型的热误差建模分析 |
| 4.3.2 基于BP神经网络模型的热误差建模及预测 |
| 4.3.3 基于时间的热误差建模及预测 |
| 4.3.4 预测效果对比 |
| 4.4 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 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、高速切削机床主轴轴承的研究与发展（论文参考文献）
- [1]温度场影响下的高速主轴动平衡调整系统的仿真研究[D]. 丛仲谋. 沈阳建筑大学, 2020(04)
- [2]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)
- [3]大型精密电火花成形加工机床的热态及动态特性研究[D]. 赵朝夕. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]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)
- [5]考虑瞬态过程能耗的数控车床主轴系统节能优化方法研究[D]. 姚文喜. 山东科技大学, 2020
- [6]高速干切滚齿机床主轴系统?效率模型及协调优化方法研究[D]. 李本杰. 重庆大学, 2019
- [7]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
- [8]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)
- [9]机床主轴系统热误差建模与分析[D]. 何郑曦. 西南石油大学, 2019(06)
- [10]五轴高速加工中心热特性分析与预测研究[D]. 邓涛. 电子科技大学, 2019(01)