电主轴热-结构耦合分析

《电主轴热-结构耦合分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、电主轴热-结构耦合分析[摘要]生产效率的提高至关重要的因素之一是机床转速的高速化，而电主轴是高速机床的核心部件，电主轴技术水平的提高对我国机械制造业有至关重要的意义。本文首先对电主轴进行模型简化、定义材料属性，建立电主轴的三维模型，计算出电主轴的发热量，再对电主轴工作环境下的热边界条件讨论分析。其次，利用有限元分析软件ANSYS对电主轴模型进行有限元热分析，得到电主轴内部温度场；再将热分析结果作为边界条件施加到主轴模型中，得出电主轴的热分布、热梯度和热变形图。[关键词]电主轴，热-结构耦合，ANSYSAnalysisontheThermo-StructureCouplingCha

2、racteristicofMotorizedSpindleAbstract：Productionefficiencyisoneofthefactorscriticaltothespeedofthemachinespeed,andhigh-speedmachinetoolspindleisacorecomponentofspindletechnologylevelonChina'smachinerymanufacturingindustryhasacrucialsignificance.Thisarticlefirstelectricspindlemodelsimplificati

3、on,definematerialproperties,theestablishmentofathree-dimensionalmodelofthespindle,spindlecalculatetheheat,andthenthespindleworkingenvironmentdiscussionandanalysisofthethermalboundaryconditions.Secondly,theuseoffiniteelementanalysissoftwareANSYSfiniteelementmodelspindlethermalanalysis,spindlei

4、nternaltemperaturefield;thenthethermalanalysisresultsasboundaryconditionsinthemodelisappliedtothespindle,spindledrawheatdistribution,thermalgradientsandthermaldeformationmap.Keywords：Motorizedspindle,Thermo-StructureCoupling,ANSYS目录1绪论11.1课题研究的相关背景11.2本课题的研究现状与趋势及其应用领域21.3本课题的研究意义31.4本课题的主要研究

5、内容32有限元分析法与ANSYS软件介绍42.1有限元分析方法概述42.1.1有限元分析法42.1.2有限元分析的基本思想42.1.3有限元分析解题一般步骤62.2ANSYS分析72.2.1ANSYS的主要功能72.2.2ANSYS提供的分析类型72.2.3ANSYS求解一般流程（图2.1）92.2.4ANSYS热-结构分析简介102.2.5热分析基本知识102.2.6耦合分析113电主轴结构及其建模133.1电主轴系统133.1.1电主轴的结构133.1.2电主轴的分类及其特点14I3.2电主轴的三维建模173.3小结：254电主轴的热-结构耦合分析与优化264.1电主轴热态分

6、析264.1.1载荷计算264.1.2电主轴热态分析计算274.2热结-构耦合分析294.3电主轴稳态温度场分析及研究374.4电主轴热-结构耦合分析及优化375.总结与展望385.1总结385.2展望38致谢:40参考文献:41I1绪论1.1课题研究的相关背景我国是一个机械制造业大国，劳动力密集，人力资源丰富，重要的是我国要促成由中国制造变为中国创造[1]这样一个制造业大国，而对于高速电主轴的成熟产品方面，我国制造的高速电主轴转速在15万r/min左右，国外发达国家电主轴生产企业所生产的电主轴转速已达到25万r/min[2]左右，要谈中国制造，我们的中国制造是靠人力资源的量的优

7、势做上去的，我国的机械制造产品大多是价格低廉而质量没有国外发达国家的好。我们的中国创造首先的在制造业核心部件电主轴的转速上远落后与国外。没有质的优势也就没有中国创造的可能，高速电主轴引领着制造业的前进方向，电主轴是制造业的核心部件，电主轴性能的优劣直接影响着机械加工产品的优劣。任何产品要想做到定性定量的精确都必须有理论支撑，电主轴同样也不例外。课题是针对电主轴生产为满足用户的需求而提出的。我国的每年的加工中心用电主轴需求量约为7000至10000根，而国内企业使用国外进口电主轴达