主轴系统内置动平衡技术研究

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1、主轴系统内置动平衡技术研究ResearchontheBuild-inBalancingTechnologyofSpindleSystem研究生：张驰宇指导教师：张珂教授学科专业：机械制造及其自动化二〇一七年三月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文主轴系统内置动平衡技术研究作者姓名：张驰宇入学年份：2014年9月指导教师：张珂教授学科专业：机械制造及其自动化申请学位：工学硕士所在单位：机械工程学院论文提交日期：2017年3月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期：2017年3月答辩委员会主席：赵进答辩委员会组成：张丽秀陆峰闵莉安东论文评阅人：声明

2、本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2017年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学(或其授权机构)可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览

3、。(如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。)作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：2017年3月日期：2017年3月硕士研究生学位论文摘要I摘要高速数控机床是重要的科研和工业设备，主轴是其中的关键部件。不平衡引起的振动是导致设备振动、噪声以及损坏的主要原因。为了减少机械故障，确保安全稳定运行，对主轴进行动平衡具有重要意义。本文研究对象为主轴内置式电磁滑环式动平衡系统，其平衡头体积小，可以安置在空心主轴内部。论文的主要内容包括：(1)对国内外动平衡技术的发展进行了调查，动平衡方法主要有平

4、衡机法和现场动平衡法。目前国内学者们进行深入研究的动平衡装置，其工作转速不是很高，大都是外置于主轴的，且处于实验室阶段，欠缺工程应用性。(2)对动平衡相关理论进行了深入的研究，包括刚性转子的动力学建模；不平衡的表示方法和分类；平衡允差规范；矫正平面的选择；以及现场动平衡的方法，影响系数法。(3)基于对动平衡理论的研究，实现了动平衡测试的关键技术：转速的精确测量；配重盘相位信息的测量；振动信号的整周期采样；基于相关滤波的基频信号提取；基于DFT法的振动信号幅值、相位提取。以NI数据采集模块与计算机为硬件平台，使用LabVIEW软件开发了主轴内置动平衡系统软件。包括系统总

5、体架构与功能设计，以及基本参数输入模块、信号采集木块、数据处理模块、不平衡量与影响系数计算模块、校正质量移动模块等的设计与集成。(4)完成了主轴的模态分析，结果表明，主轴的固有频率远大于主轴的最高转速，所以主轴的在正常运行下，不会共振。(5)为验证所开发的内置动平衡系统软件的有效性，以SYL04H-1型车床主轴为基础，搭建了实验平台，进行了相关实验研究。主要完成了动平衡实验平台的构建、转速对实验平台振动的影响、转速对动平衡系统平衡效果的影响、试重的角度对影响系数及平衡效果的影响。实验结果表明，转速对于在线动平衡系统有很大的影响；在使用影响系数法进行动平衡时，获得可靠的

6、影响系数非常重要。系统能够快速准确进行动平衡，可以用于主轴内置动平衡，其结构简单，性能可靠。关键词：动平衡；影响系数法；振动；电磁滑环；LabVIEW；COMSOLII摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractHighspeedCNCmachinehasbeenanimportantscientificandindustrialequipment.Spin-dleisakeycomponentofthemachine.Unbalancevibrationisthemaincauseofequipmentvi-bration,nois

7、eanddamage.Inordertoreducemechanicalfailure,itisimportanttocarryoutbal-ancingonspindle.Thisthesisfocusedontheelectromagneticringbuilt-inbalancingsystem.Thebalancercanbeplacedinsidethehollowspindlefortheadvantagesofsmallsize.Themaincontentsofthisthesisinclude:(1)Developmentofdom