基于遗传RBF神经网络的高速电主轴热误差建模

针对高速电主轴热误差建模,对HMC80加工中心电主轴单元进行了热误差测量实验,综合利用模糊聚类法和灰色关联度分析法对测温点进行优化,使测温点数量从8个减少到3个,该方法同时考虑了温度变量之间的复共线性和测温点温度与热误差之间的相关性.以优化后的温度变量为输入,热误差为输出,建立基于遗传算法径向基函数(RBF)神经网络预测模型,并与其他方法进行比较.分析结果表明:相比于传统RBF神经网络法和多元线性回归法,遗传RBF神经网络建立的热误差预测模型精度更高、鲁棒性更强.     

高速电主轴力-热耦合特性建模

针对高速电主轴工作在力热耦合状态下,结合部刚度、阻尼、热阻等物理参数确定及结合部的精确计算困难等问题,采用分形接触理论和赫兹接触理论,研究了高速电主轴固定结合部和可动结合部的力-热耦合特性,建立了高速电主轴结构界面的物理表征方法.在此基础上,提出了一种考虑结合部特性的高速电主轴力-热耦合建模及其数值方法,并结合机床高速电主轴实验测试,验证了该方法的有效性.     

高速木工机械电主轴热态特性分析

介绍了高速木工机械电主轴的特点,分析了高速木工机械电主轴单元的热变形机理.建立了某型高速木工机械电主轴热态特性有限元分析模型,利用ANSYS进行了稳态温度场分析,并利用分布加载瞬态热分析模拟了机床的实际工作情况,得到了电主轴的温度场分布情况,为有效控制电主轴的温升提供了理论依据.在分析结果的基础上,提出了改善电主轴热态特性的措施,为电主轴冷却结构设计提供了参考.     

基于三电平逆变器下的高速电主轴建模与仿真

目的研究多电平逆变器、拓扑结构及转矩控制器的原理,解决电主轴直接转矩控制中存在转矩脉动较大的问题.方法基于电主轴定子磁链及转矩控制基本原理,提出了一种基于三电平逆变器的新型方案.采用三电平逆变器及基于神经网络的多层滞环转矩控制,建立电主轴直接转矩控制系统.利用MATLAB/Simulink搭建三电平逆变器,多层滞环转矩调节器及电气系统,建立电主轴直接转矩控制的仿真模型.结果建立了电主轴直接转矩控制系统仿真模型,在转矩负载恒定和转矩负载跳变的情况下,得到电主轴转矩波形,并对几种不同的仿真模型进行了对比及分析.结论在电主轴直接转矩控制系统上采用三电平逆变器及多层滞环转矩调节器可减少转矩脉动,改善了系统的响应特性,优化了系统的响应速度.     

高速电主轴机电耦合建模与仿真研究

由于缺乏对高速电主轴系统特性的完整理解,特别是在实际应用中,因高速电主轴自身的机电耦合失效而在没有任何报警情况下所产生的突发性故障,严重限制了高速电主轴的应用.基于机电系统分析动力学理论,从机电能量转换的机理、耦合磁场所起的传递作用出发,利用变分原理和状态方程建立了机电耦合动力学数学模型;对机电能量的转换,输入电压、电流与输出转矩、转速的相互关系做了量化说明,并用MATLAB/SIMULINK软件进行了仿真.     

高速电主轴热特性仿真与实验研究

对高速电主轴温度场分布随转速的变化规律进行了研究。通过在外壳上布置一定数量的温度传感器,对不同转速下的外壳温度进行实时测量,并将实验结果与ANSYS的模拟结果进行对比,验证了采用在电主轴外壳上布置多个测点测量与仿真相结合的方法来预测电主轴内部温度场分布的可行性;另外还分析了在不同转速下,高速电主轴关键部位的温升,仿真结果表明:主轴在6000~10000 r/min时,温升呈线性增加,在大于10000 r/min后,温升以指数规律增加。     

高速电主轴热态特性的ANSYS仿真分析

分析高速电主轴的发热和散热特性,建立高速电主轴热态分析有限元模型.运用 ANSYS有限元软件,分析热稳定状态下电主轴的温度场分布以及冷却润滑系统对电主轴温升的影响.分析结果表明,提高电主轴现有冷却润滑系统的冷却效率可有效控制轴承的温升,但对转子轴的温升影响很小,要有效控制转子轴的温升和提高电主轴的精度和寿命,必须研究转子轴的冷却途径和方法.同时,仿真分析转速对电主轴温升的影响,揭示电主轴温度场分布的非线性特征,为电主轴温升的在线监测和控制提供理论依据.     

基于高速电主轴结构的数控机床分析

本文叙述了高速电主轴的特点之后,依据简易结构图详细描述了其工作原理,然后分析高速电主轴因为结构紧凑而带来的一些重要技术问题,并且提出了相对应的解决方法。     

高速磨床电主轴热刚度耦合模型的分析与优化

提出了基于Timoshenko梁理论的主轴刚度与热的耦合模型,基于有限元方法,通过研究电主轴主要结构参数与润滑方式对主轴刚度和前轴承温升的影响,模拟了主轴的刚度与热性能,给出了高速电主轴系统优化方案.研究结果表明,选用油气润滑方式,当滚珠直径为10.25mm、主轴直径为100mm时,优化后前轴承的温升从优化前的26.2℃降低至22.0℃,相应地,主轴刚度从195N/μm增加至220N/μm.     

电主轴温升和热变形的研究

本文叙述工农兵学员在大功率电主轴的设计、试制和试验中，坚持辩证唯物主义的观点，分 析了试制电主轴的各种矛盾，找出了主要矛盾──温升。针对温升和由它引起的热变形，在主轴 轴承的预紧、润滑和电机损耗等发热问题上采取了一系列措施，取得了明显的效果。同时在外壳 采用了流体沿筒壁螺旋线受迫对流式的冷却，以加强散热。 根据以上分析和试验而试制成功的电主轴在高速运转时，温升和热变形都比较正常，其它各 项性能指标也都比较理想。     

多参量耦合的电主轴热特性建模及分析

为了深入研究电主轴热特性,通过分析轴承非线性力学特性与热效应间的耦合作用机制,建立了综合考虑热诱导预紧力和黏温效应的轴承动态生热计算模型;在引入接触热阻的基础上,基于系统内部多参量耦合关系,建立了电主轴热-结构耦合计算方法。以某型号电主轴为试验平台,进行了温升及热变形试验,利用试验数据对所建模型和分析方法进行了验证。最后,采用所建模型,对电主轴进行了热特性分析,结果表明:不同工况下电主轴仿真结果与试验数据吻合度良好,所建模型和分析方法进一步提高了仿真计算精度;电主轴温度场分布表现为外冷内热;轴芯热积聚导致的电主轴轴向热伸长是影响加工精度的主要因素;受到配合方式和装配位置的影响,轴承在温升过程中预紧力不断减小。     

机床电主轴热特性卷积建模研究

针对机床电主轴系统温度与热误差普遍存在的非线性等建模难题,提出了一种卷积建模方法。通过传热理论分析与实验数据相结合的方式,对电主轴系统内部测点温度与热源、换热边界条件的复杂关系进行了有效简化,建立了热源温度与测点温度间的微分方程,并给出了响应函数。通过粒子群算法进行响应函数参数的优化,使用热源测点温度变化量与响应函数的卷积积分来估算电主轴系统的各部分温度,并在此基础上,通过卷积参数优化建立了电主轴y方向热误差模型。结果表明,在电主轴系统热特性非线性最严重的运行初始阶段和升降温拐点处,卷积模型比线性模型更能描述电主轴的温度和热变形规律,温度拟合效果在开机初始200 min内最高提升了83.9%,y方向热误差的拟合误差在前100 min由44.07%提高至97.1%。该研究为电主轴和机床温度与热误差建模提供了一种新的有效思路。     

150MD24Y20高速电主轴热特性分析

目的分析电主轴热变形产生及分布,为研究电主轴热误差,提高主轴加工精度提供理论依据.方法基于电主轴稳态温度场分布,采用ANSYS顺序耦合理论,分析高速电主轴热变形分布情况.通过电主轴测试系统建立热变形实验,测量高速电主轴工作端热变形,验证有限元仿真结果.结果仿真结果表明:随着电主轴速度增高,主轴热变形和温升也越来越大.电主轴在热稳态下,沿着轴向伸长而径向弯曲变形.结论当主轴材料一定,热变形与速度几乎呈线性关系,同时,主轴温升越大,热变形越大.此结论为有效控制主轴热变形,减小热误差及提高主轴稳定性提供理论基础.     

数控机床高速电主轴结构分析

本文阐述了高速电主轴的特点,然后根据结构简图详细叙述其工作原理,最后分析了高速电主轴由于结构紧凑带来的一些关键技术问题,并提出了有效的解决办法。     

电主轴轴承高速性能的分析

根据Ｊｏｎｅｓ套圈控制理论建立的动静分析法，确定考虑球离心力和回转力矩，球和滚道之间的接触状态和运动状态，进而预测旋滚比。分析了影响高速性能的因素和实现高速化的途径。所得结论和计算程序对高速轴承的开发应用有实用价值。     

高速电主轴的结构设计与发展

根据电主轴的结构特点和设计要求,通过分析其结构、电机技术、冷却、润滑等直接影响电主轴性能的各项指标,进行性能的分析和比较,提出了提高电主轴性能的主轴设计方案,为高速电主轴的快速发展提供参考.     

加工中心高速电主轴综合精度分析

高速电主轴作为加工中心的核心部件,直接影响加工中心的加工精度和工件的表面质量和粗糙度。该文以应用在加工中心上的高速电主轴为研究对象,对电主轴的径向精度、回转倾角、轴向精度进行了分析。基于最小二乘圆近似算法,对电主轴的径向误差运动进行了建模,设计了一种电主轴径向回转精度快速评价方法,建立了倾斜误差运动模型,并给出了电主轴回转轴倾斜角度的计算方法;基于时域和频域信号分析方法,对电主轴轴向运动特征值进行了提取,从而实现电主轴轴向精度的评价。将该综合精度分析方法应用在一种加工中心的高速电主轴上,结果表明:电主轴的径向误差和轴向误差随着转速的升高,先保持不变再升高,回转轴线倾斜角度误差随着转速的升高基本保持不变。该方法可应用在电主轴性能检测和精度衰退试验中。     

高速外圆磨床电主轴系统的有限元建模和动态性能分析

采用Femap & Nastran有限元分析(FEA)软件,对某高速外圆磨床电主轴系统进行有限元建模,对其中的轴承支撑关系、螺栓结合面和过盈配合面参数的设置给出了理论依据和实际操作方法,在求解出有限元模型的固有频率后将其与模态测试试验结果进行对比.对比结果证明了有限元建模的可靠性,有限元模型的求解结果可以为高速外圆磨床的模态求解提供可靠的依据.     

数控机床高速电主轴动态性能测试与分析

电主轴的性能尤其是动态性能直接影响着主轴运转的稳定性及高速加工的加工精度和生产效率,也决定着高速数控机床的整体发展水平。通过分析数控机床高速电主轴动态性能的主要影响因素,搭建了电主轴动态性能测试试验平台,完成了电主轴在1 000~15 000 rpm转速范围内的振动信号采集与处理,实现了电主轴的动态性能测试与分析,并据此提出了提高电主轴动态性能的有效措施。     

抛物面天线反射面参数化建模与热变形优化分析

为更好地分析卫星在轨运行期间天线主反射面热变形对天线性能的影响,应用PCL,对MSC.PATRAN/NASTRAN进行二次开发,将参数化建模、抛物面拟合、型面精度分析引入有限元计算,并对某大口径复合材料天线主反射面在均匀温度场下的热变形进行了数值模拟,优选出合理的铺层方式,获得了变形后的天线性能指标.研究结果表明:数值模拟探索出适合于在轨卫星天线减少热变形的铺层设计方法,所获变形值、抛物面拟合参数、型面精度误差等结果符合设计要求,为复合材料天线主反射面的设计应用提供了依据,同时解决了通用CAE软件无法预估热变形对天线性能影响的问题.