高速电主轴动静压轴承热性能分析与优化

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1、学校代号：10532学号：S1202W238密级：公开湖南大学硕士学位论文．___

2、L__。0j同与速电主轴动静压轴承热性能分析优化墙羞篁僮；扭越与运载工程堂瞳童些一鱼一．叠；奎牺工程诠室握窒旦塑12Ql垒生垒月3Q旦诠室鳘趱旦期；2Q!垒生量且!墨目筌趱委虽金圭廑!程至圣教援ThermalperformanceanalysisofhighspeedhybridspindleanddesignandoptimizationofcoolingsystembyShenZhiweiB．E．(CentralSouthUniversityofForestryandT

3、echnology)2008AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHallXUSeniorEngineerHUXuejunMay11，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本

4、论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：消，喜钐日期：辨妒妒学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内

5、打“√”)作者签名：导师签名：日期：纠侔朝湘日期：加咿明步高速电主轴动静压轴承热性能分析与优化摘要高速动静压内置式电主轴是高档数控机床的核心功能部件，电主轴系统性能直接影响到机床加工质量的好坏。这类电主轴系统主要由主轴、动静压液体滑动轴承、内置式电动机等构件组成。其中内置式电机驱动主轴高速转动，动静压液体滑动轴承为主轴提供支撑。当电主轴高速转动时，在液体滑动轴承处，主轴与液体摩擦生热，若热量不能及时传出，则会使主轴和轴承产生热变形，从而影响电主轴系统的工作性能，严重时甚至导致系统无法工作。因此，有必要对高速电主轴的动静压轴承的热性能进行分析，并对其结构进行

6、优化。本文的主要研究内容如下：1基于流量连续性方程、Navier．Stokes方程和能量方程，建立稳态层流下高速电主轴动静压轴承计算模型。2计算一字深浅腔形式液体动静压滑动轴承油膜特性，得出了深浅腔液体动静压滑动轴承各个工作参数和结构参数对轴承刚度、温升性能的影响；对比一字和匡字两种油腔结构形式对于轴承刚度及温度分布的影响。3通过计算轴承油膜特性，得出螺旋油楔动静压滑动轴承各个结构参数对轴承刚度、温升性能的影响；研究了供油和回油压力对螺旋油楔动静压轴承空穴现象的影响，研究了螺旋油楔动静压轴承分流特性对轴承流量和温升的影响。4构建动静压滑动轴承温升和刚度径向

7、基函数代理模型；采用微型多目标遗传算法对轴承结构进行优化，获得Pareto最优解集；选择目标值范围之后，在给定范围内求解CFD模型，获得了精确的目标值。‘关键字：动静压轴承；深浅油腔：螺旋油楔；计算流体力学；多目标优化：Ⅱ工程硕士学位论文AbstractHighspeedhybirdbuilt-inspindleisthekeyfunctionalcomponentofthehigh-gradeCNCmachinetools．Performanceofelectricspindlesystemdirectlyaffectsthemachiningquali

8、ty．Usually，anelectricspindlesystemconsistsofspindle，hybirdliquidbearing，thebuilt-inmotorandothercomponents．Therotationofthespindleisdrivenbyabuilt-inmotor，anditissupportedbyliquidhybridbearings．Whenthespindleisrotatingathighspeed，frictionbetweenspindleandliquidcreateheatattheliqui

9、dslidingbearing．Iftheheatcannotbe