機床主軸系統(tǒng)熱特性建模分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本文對機床主軸系統(tǒng)的溫度場和熱變形的數(shù)學(xué)模型、熱力學(xué)建模和修正、邊界條件計算、熱特性優(yōu)化設(shè)計等方面進行了較系統(tǒng)深入的理論和應(yīng)用研究,建立了機床主軸系統(tǒng)三維溫度場數(shù)學(xué)模型，并基于彈性力學(xué)、熱變形基本方程和有限元理論建立了熱變形的數(shù)學(xué)模型;建立了兩類機床主軸系統(tǒng)單件及組件的三維CAD模型，并對有限元網(wǎng)格劃分和結(jié)合面間的熱傳導(dǎo)系數(shù)進行了探討，在此基礎(chǔ)上建立了熱特性有限元模型，為CAE分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ);在分析機床主軸系統(tǒng)內(nèi)部熱源、邊

2、界條件的基礎(chǔ)上，建立了機床主軸系統(tǒng)溫度場的有限元模型。基于有限元法對兩類機床主軸系統(tǒng)溫度場進行了詳細的分析，并對CK1416數(shù)控車床主軸系統(tǒng)溫度場模型進行了修正和實驗驗證，為進一步計算熱變形和熱特性優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ);在確定約束條件和熱載荷的基礎(chǔ)上，對機床主軸系統(tǒng)的熱變形進行了詳細的分析，并將兩類機床主軸系統(tǒng)的主軸頭部的跳動量進行了比較，確定了主軸系統(tǒng)熱變形對機床加工精度的影響程度;利用ANSYS自帶的優(yōu)化功能，通過APDL參數(shù)化設(shè)計語