基于流固耦合分析的超高速微切削空气静压电主轴支承结构优化

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工程机械论文题目

工程机械论文题目1、车载液压机械臂动态设计与研究2、基于网络模型的复杂机电系统可靠性评估3、螺纹联接自动装配系统的研究4、轴承压装仿真与试验以及液力变矩器导轮的热装配变形分析研究5、硫系自润滑钢中原位自生金属硫化物自润滑相的形成机制与控制方法6、基于电动气旋流的吸附器的开发和特性研究7、动圈式比例电磁铁关键技术研究8、箱式风机管道法兰的柔性制造系统9、六自由度运动平台优化设计及动态仿真研究10、面向恶劣服役环境的工件抗缺陷结构优化设计方法及其应用11、基于数字液压缸组的多浮力摆波能装置压力平衡研究12、具有运动控制功能的电液比例阀控制器研究13、微型轴承内圆磨削加工的质量监控系统研究14、抗负载波动回转控制阀优化设计研究15、气浮式无摩擦气缸静动态特性研究16、模拟风力机载荷的电液加载装置的设计研究17、用于扩散吸收式热变换器的气泡泵性能实验研究18、脂肪醇聚氧乙烯醚与三乙醇胺硼酸酯水溶液的摩擦学性能研究19、表面织构化固体润滑膜设计与制备技术研究20、双压力角非对称齿轮承载能力的影响因素研究及参数优化21、全电液式多路阀自动测试系统设计与实现22、开关液压源系统研究分析及其试验系统的设计与搭建23、飞轮储能系统电机与轴系设计24、面向不完全数据的疲劳可靠性分析方法研究25、树木移植机液压系统的设计研究26、新型双输出摆线减速器的设计与分析27、基于ARM9架构的工业喷码机研究与实现28、超高压水射流破拆机器人液压系统设计与研究29、考虑轴承影响的摆线针轮传动动力学研究30、车辆传动装置供油系统设计方法研究31、润滑油复合纳米粒子添加剂摩擦学性能的研究32、高速气缸的缓冲结构研究33、大长径比柔性对象自动送料关键技术研究34、空间索杆铰接式伸展臂根部锁紧机构运动功能可靠性研究35、基于能量梯度理论的离心压缩机固定元件性能改进研究36、并联RCM机构构型综合及典型机构运动学分析37、多自由度气动人工肌肉机械手指结构设计及控制38、闸板位置对闸阀内部气固两相流及磨损的影响39、电液伺服阀试验台测控系统的设计40、多盘制动器加压装置典型结构设计及试验研究41、重型多级离心泵穿杠螺母拧紧装置的设计42、气动增压阀动态特性的仿真研究43、小间隙下狭缝节流止推轴承特性研究44、离心通风机的性能预测与叶片设计研究45、基于有限元法的齿面修形设计46、离心泵输送大颗粒时固液两相流场的数值计算47、小流量工况下离心泵内部流动特性分析48、双粗糙齿面接触时的弹流润滑数值分析49、工程专用自卸车车架疲劳寿命分析50、倾斜式带式输送机断带抓捕装置的研究51、基于骨架模型的自卸车装配设计平台研究52、双馈式风力发电机齿轮箱的'动态特性分析53、定常扭矩激励下转子系统动力学与摩擦学研究54、恒流量轴向柱塞液压泵的研究55、下运带式输送机能量回馈与安全制动技术的研究56、压力容器筒体自动组对及检测装置的研究57、高压容腔卸压曲线及卸压阀研究58、一种小冲击高性能液压缸双向制动阀的研究59、盘式制动器摩擦副热结构耦合及模态分析60、输送带摩擦学行为及动力学特性研究61、圆环链与驱动链轮磨损试验研究62、十字轴式万向联轴器的动力学特性仿真分析63、乳化液过滤器多次通过试验系统开发64、电液流量匹配装载机转向系统特性研究65、大位移低电压的静电斥力微驱动器的设计与仿真研究66、圆柱斜齿轮传动误差的补偿分析67、基于物理规划法的柔顺机构多目标拓扑优化研究68、桥式起重机桥架结构静动态分析及多目标优化69、柱塞泵及管路流固耦合振动特性研究70、非对称柱塞泵直驱挖掘机液压缸系统特性研究71、波箔动压气体轴承承载特性的理论与实验研究72、低温氦透平膨胀机中液体动静压轴承的承载特性研究73、滚珠轴承支承高速电主轴热特性分析74、基于许用压力角要求的共轭凸轮计算机辅助设计系统开发75、圆筒涨圆机液压与电气控制系统的研究76、再制造液压缸性能检测技术的研究77、气动高压高速开关阀的设计与研究78、四轮四向叉车非对称转向机构双目标优化研究79、基于桁架结构的3D打印轻量化模型生成研究80、无转速计阶比分析方法研究81、非圆齿轮行星轮系传动性能分析82、永磁同步电主轴机电耦联动力特性研究83、气动柔性驱动器的位置控制研究84、高速旋转接头试验台的研制85、永磁同步电主轴电磁噪声影响因素研究86、水泵转子静挠度检测系统的构建与实现87、磁悬浮飞轮储能支承系统的控制策略研究88、聚磁式永磁涡流耦合器的性能分析和测试89、起重机用永磁同步电机的设计与研究90、大型往复式迷宫压缩机气缸体关键部件受力分析91、准双曲面锥齿轮实体建模与齿面接触分析92、风机风量调节伺服缸试验系统设计及控制特性研究93、大型往复式压缩机迷宫密封效果的影响因素分析94、水泵轴向力测量装置现场静态标定系统设计95、空压机用超超高效永磁同步电动机设计及铁耗研究96、主动磁悬浮轴承及其控制方法研究97、水泵转子径向跳动检测系统设计98、板状超声物料输送装置的研究99、钢制组合式路基箱力学性能研究100、三种典型微细结构缺陷的试验研究101、向心关节轴承摩擦磨损性能仿真及试验分析102、离心压缩系统反转动力学特性研究与分析103、计入弹性变形的复合材料水润滑轴承润滑特性的研究104、气缸壁面温度预测研究105、高速曳引界面的摩擦滑移实验方法研究106、特征优化方法研究及其在轴承故障诊断中的应用107、小型机械零件拣货系统改良设计研究108、活塞式压缩机排气量测试系统的设计与开发109、小型安全阀便携离线校验设备研制110、轴流风机数值模拟的若干问题探讨111、催化装置富气压缩机控制系统的设计与实现112、变频电机拖动的变量柱塞泵液压动力系统特性研究113、模具形线参数对厚壁封头成形的影响114、条形砧旋转锻造封头的工艺研究115、磁悬浮轴承-转子系统的运动稳定性与控制研究116、两级行星齿轮减速器稳健设计方法的研究117、机械产品原理方案优化建模与实现118、错位码垛规划及其与码垛机器人控制融合的研究119、3D打印技术中分层与路径规划算法的研究及实现120、液压同步顶升系统设计及控制策略研究121、机构可动性设计缺陷辨识模型与修复方法研究122、码垛机器人控制系统的设计及实现123、浮环轴承润滑特性研究124、机械产品可持续改进研究设计125、轮腿式轮椅传动机构的设计与仿真126、低速叉车横置式转向电动轮设计与优化研究127、面向机电系统运行状态监测的声源定位技术研究128、摆线活齿传动齿形研究及仿真129、旋转阀口试验台的研发及旋转阀口的仿真研究130、水压阀口特性仿真研究131、旋转式水压伺服阀的设计及研究132、串联式混联机构的力学分析及动力学仿真133、利用阳极键合封装MEMS器件所用离子导电聚合物开发134、工业生产型立体仓库的设计与优化136、带式输送机多滚筒驱动功率平衡影响因素的分析与研究137、折臂式随车起重机回转系统同步控制研究138、九轴全地面起重机传动系统研究140、大型磨机故障诊断方法的研究141、水液压多功能试验台数据测控系统的研发142、迷宫密封泄漏特性及新结构研究143、组合型振荡浮子波能发电装置液压系统研究144、机电一体化实训装置在中职教学中的应用研究145、穿孔扭转微机械谐振器件的挤压膜阻尼机理与模型146、双螺杆式空压机转子型线分析与加工优化147、铸造起重机安全制动温度场热耦合及机构振动分析148、渐变箍紧力作用的起重机卷筒结构分析与优化设计149、汽车起重机动力、起升系统参数优化及节能分析150、贝叶斯网络系统可靠性分析及故障诊断方法研究151、圆锥破碎机止推盘磨损寿命预测及结构优化152、喷油器火花塞护套成形工艺优化及模具分析153、碟形砂轮磨削面齿轮加工技术及齿面误差生成规律研究154、铝合金喷射沉积坯形状及组织控制155、基于FACT理论的柔顺机构设计及其在振动切削方面的应用156、高精度FA针摆传动尺寸链分析研究157、水平带法兰阀体多向模锻工艺研究158、并联机构的人机交互式装配实现及运动性能自动分析159、铝合金薄壁件加工变形控制技术研究160、三柱塞式连续型液压增压器的特性研究161、液压泵新型补油装置研究162、压力阀的新型阻尼调压装置研究163、多轴电液转向系统优化设计164、大型框架式液压机智能监控与维护系统设计165、液压缸综合性能测试试验台机械结构及液控部分的设计与开发166、考虑实际气体效应低速运转螺旋槽干气密封性能研究167、液压型落地式风力发电机组主传动系统特性与稳速控制研究168、装载机动臂液压缸可靠性研究169、舰船稳定平台液压驱动单元控制及实验研究170、单作用双泵双速马达专用换向阀设计与研究171、二通插装式比例节流阀自抗扰控制方法研究172、旋转机械状态趋势预测及故障诊断专家系统关键技术研究173、阶梯滑动轴承油膜流态可视化试验装置设计与应用174、大型平行轴斜齿轮减速器可靠性分析175、曲沟球轴承的设计与试制176、汇率波动对重庆市机电产品进出口贸易影响传导机制及对策研究177、流体动压型机械密封开启过程的声发射特征监测研究178、桥门式起重机蒙皮式主梁结构性能分析179、螺纹插装比例流量控制阀的振动特性研究180、农耕文化符号的转换和再利用181、石墨烯作为润滑油添加剂在青铜织构表面的摩擦学行为研究182、微粒子喷丸对螺纹紧固件抗松动性能影响研究183、螺纹插装平衡阀结构和特性研究184、机械密封端面接触状态监测技术研究【拓展阅读】工程机械基本介绍工程机械是中国装备工业的重要组成部分。

流固耦合动力学与控制专题序

第２１卷第６期２０２３年６月动力学与控制学报J O U R N A L O FD Y N AM I C SA N DC O N T R O LV o l ．２１N o ．６J u n ．２０２３文章编号:１６７２Ｇ６５５３Ｇ２０２３Ｇ２１(６)Ｇ００１Ｇ００２D O I :１０．６０５２/１６７２Ｇ６５５３Ｇ２０２３Ｇ０８４㊀２０２３Ｇ０６Ｇ０２收到第１稿,２０２３Ｇ０６Ｇ１８收到修改稿．∗国家自然科学基金资助项目(１１９３２０１１),N a t i o n a lN a t u r a l S c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a (１１９３２０１１)．†通信作者E Ｇm a i l :q u y e g a o ＠s jt u ．e d u ．c n 流固耦合动力学与控制专题序∗瞿叶高１†㊀王琳２㊀张伟伟３(１．上海交通大学机械与动力工程学院,上海㊀２００２４０)(２．华中科技大学航空航天学院,武汉㊀４３００７４)(３．西北工业大学航空学院,西安㊀７１００７２)摘要㊀围绕管道流固耦合振动建模理论与方法㊁流致振动与控制㊁涡激振动抑制等研究主题,本专刊介绍了流固耦合动力学与控制领域的一些研究成果．关键词㊀流固耦合,㊀流致振动,㊀涡激振动,㊀振动控制中图分类号:O ３２２文献标志码:AP r e f a c e t o t h e S p e c i a l I s s u e :D yn a m i c s a n dC o n t r o l o f C o u p l e dF l u i d ＧS t r u c t u r e S ys t e m ∗Q uY e g a o １†㊀W a n g L i n ２㊀Z h a n g We i w e i ３(１．S c h o o l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,S h a n g h a i J i a oT o n g U n i v e r s i t y ,S h a n gh a i ㊀２００２４０,C h i n a )(２．S c h o o l o fA e r o s p a c eE n g i n e e r i n g ,H u a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,W u h a n ㊀４３００７４,C h i n a )(３．S c h o o l o fA e r o n a u t i c s ,N o r t h w e s tU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,X i a n ㊀７１００７２,C h i n a )A b s t r a c t ㊀T h i s s p e c i a l i s s u e i n t e n d s t o p r e s e n t t h en e wr e s e a r c h p r o g r e s s e s o f t h e f i e l do f d yn a m i c s a n d c o n t r o l o f f l u i d Ｇs t r u c t u r e i n t e r a c t i o n s ．S p e c i a l t o p i c s i n c l u d i n g d y n a m i cm o d e l i n g m e t h o d s o f p i p e s ,f l o w Ｇi n d u c e dv i b r a t i o na n d c o n t r o l ,a n dv o r t e x Ｇi n d u c e dv i b r a t i o n c o n t r o l a r e c o n s i d e r e d ．K e y wo r d s ㊀f l u i d Ｇs t r u c t u r e i n t e r a c t i o n ,㊀f l o w Ｇi n d u c e dv i b r a t i o n ,㊀v o r t e x Ｇi n d u c e dv i b r a t i o n ,㊀v i b r a t i o n c o n t r o l序言流固耦合动力学是航空㊁航天㊁船舶㊁土木㊁海洋工程㊁轨道交通等领域重大工程和装备设计㊁建造及运行中关注的核心基础性力学问题之一．流体与固体的相互作用诱发的动力学问题不仅影响装备和工程结构的关键性能,还可能引起装备和结构的破坏失效,导致巨大的生命财产损失．如飞行器结构颤振㊁海洋立管涡激振动㊁土木结构风激振动㊁舰艇振动与噪声等诱发的安全和可靠性问题．流固耦合动力学系统具有显著的非线性特征,其动力学现象㊁内在机理与控制等研究受到学术界和工程领域的广泛关注[１－３]．近年来,随着力学与数学㊁材料科学㊁信息科学等深度交叉与融合,在流固耦合力学新现象和机理㊁理论分析㊁数值计算㊁实验技术以及动力学控制方法等方面促生了新的学科增长点,也取得了诸多研究突破．为了及时总结流固耦合动力学领域的最新研究成果,特组织流固耦合动力学与控制专刊,共包括９篇论文(含２篇综述论文),涉及流固耦合动力学建模理论与方法㊁管道流固耦合振动与控制㊁涡激振动抑制等研究领域．华中科技大学何毅翔等的«外流作用下管道流动㊀力㊀学㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报２０２３年第２１卷固耦合非线性动力学研究进展»梳理了国内外学者在外流作用下管道振动领域的研究成果,重点分析了柔性管道分别在横向外流和轴向外流作用下的流固耦合非线性振动行为,从理论建模㊁仿真分析和实验研究等方面探讨了外部流体对管道动力学行为的影响机制,对当前国内外研究现状进行了简要的总结,并给出了这一研究领域仍存在的难点和挑战．天津大学唐冶等的«输流管道动力学与控制的最新进展»对输流直管/曲管㊁不同外形输流管道㊁复杂支承和约束输流管道㊁运动输流管道㊁内流和外流作用下输流管道㊁多相流输流管道㊁复合材料输流管道动力学特性及输流管道的振动控制等进行了回顾,并对管道流固耦合非线性振动力学模型降维㊁非线性动力学求解方法㊁输流管道宽频振动控制等挑战问题进行了展望．上海交通大学宿恒等的«大变形柔性管道两相流流致振动研究»针对柔性管道内段塞流引起的结构大变形流致振动问题,采用分区强流固耦合方法建立了面向大变形两相流输运管道的双向流固耦合数值计算模型,研究了不同气相表观流速下段塞流诱导的柔性管道大变形流致振动响应特性,分析了柔性管道的振动模态切换特性及管道的大变形振动对两相流流动特性的影响规律．上海大学高思禹等的«热环境中超临界黏弹性输流管道自由振动分析»以热环境中超临界自由振动的输流管道为研究对象,通过广义H a m i l t o n原理建立了两端简支受温度影响的输流管道的控制方程,基于复模态法和伽辽金法离散系统偏微分－积分控制方程,得到热环境下超临界输流管道的模态函数和固有频率,分析了温度增量及初始轴力对管道固有频率的影响规律．上海交通大学赵峰等的«含翼板浮式防波堤消浪性能分析»基于粘性流体理论,采用计算流体力学方法,对新提出的一种含翼板的箱型浮式防波堤和不含翼板的传统箱型浮式防波堤进行了数值模拟,对比分析了两种浮式防波堤的消浪效果㊁运动响应和流场特性．北京航空航天大学罗宸晟等的«涡激旋转下方柱小幅振荡模态的自由流线边界层理论模型»综合钝体绕流的自由流线与边界层理论,建立了流固耦合中方形柱体涡激旋转小幅振荡模态下的自由流线－边界层理论分析模型,并且通过浸没边界法进行数值仿真,分析了小幅振荡模态的主要驱动力,解释了出现周期性振荡的原因．西南石油大学高岳等的«弯曲柔性立管段塞流致振动实验研究»在气液两相流循环实验系统中开展了水动力段塞流诱导的悬链线型柔性立管振动响应测试,利用高速摄像非介入测试方法同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的段塞流动细节,研究了气液混合流速和气液比两个流动参数对柔性立管振动响应的影响,分析了振幅与振频的时空分布㊁管内液塞长度㊁压力波动的变化规律及它们间的内在联系．长沙理工大学罗楚钰等的«基于表面吸气的矩形截面涡激振动抑制及机理研究»采用数值模拟方法研究侧表面双气孔稳定吸气对宽高比为４:１的矩形柱体涡激振动的控制特性,分析了无量纲吸气流量对涡激振动抑制的影响机制和效果．中国核动力研究设计院刘理涛等的«小型模块化压水核反应堆堆内构件模态特性研究»以国内自主研发的小型模块化压水核反应堆堆内构件为研究对象,采用有限元法开展了反应堆堆内构件干模态和湿模态数值建模分析,获得了吊篮组件㊁压紧组件㊁压紧筒组件以及分流环板在空气和静水中的固有频率及相应的振型,并开展模态试验验证了数值模型的正确性．流固耦合动力学与控制的研究内涵和应用领域非常丰富和宽泛．受篇幅所限,本专刊所收录的论文还远不够全面,只能选取某些特定研究方向上的代表性问题进行展示．其他重要方向,如流固耦合动力学数值计算方法㊁实验技术㊁流致振动智能控制及其在航空㊁航天㊁船舶㊁土木㊁海洋工程㊁轨道交通等工程领域应用等研究还有待于进一步完善．参考文献[１]D OW E L L E H,HA L L K C．M o d e l i n g o ff l u i dＧs t r u c t u r e i n t e r a c t i o n[J]．A n n u a lR e v i e w o fF l u i dM e c h a n i c s,２００１,３３(１):４４５－４９０．[２]K AMA K O T IR,S H Y Y W．F l u i dＧs t r u c t u r e i n t e r a cＧt i o nf o ra e r o e l a s t i ca p p l i c a t i o n s[J]．P r o g r e s si nA e r o s p a c eS c i e n c e s,２００４,４０(８):５３５－５５８．[３]P AÏD O U S S I S M P．F l u i dＧS t r u c t u r eI n t e r a c t i o n s: S l e n d e r S t r u c t u r e s a n dA x i a lF l o w:S e c o n dE d i t i o n[J]．E l s e v i e r I n c．,２０１６２。

电主轴综述

高速电主轴技术乔志敏 S1203027 摘要:通过阐述了高速电主轴的发展历程、高速电主轴的结构以及高速电主轴设计制造过程中的关键技术，分析了高精度、高转速电主轴对数控机床性能的影响。

实践证明，采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，能够获得特殊的加工精度和表面质量，高精度高转速电主轴功能部件，对提高数控机床的性能具有极大的影响。

关键词：高速电主轴；高精度；数控机床Abstract: Based on the development of high-speed motorized spindle and the main str ucture of the motorized and the key technologies in the manufacturing process of high -speed motorized spindle, it analyzes the high precision, high speed electric spindle of influence on the performance of the numerical control machine. Practice has proved t hat high-speed processing technology can solve many problems in the manufacturing of mechanical products, and it can obtain special machining accuracy and surface qual ity. High precision and high speed motorized spindle features have a great impact on t he performance of CNC machine tools .Keywords: high-speed motorized spindle, high precision, CNC machine1.高速电主轴的现状与发展早在20世纪50年代，就已出现了用于磨削小孔的高频电主轴，当时的变频器采用的是真空电子管，虽然转速高，但传递的功率小，转矩也小。

高速加工与超高速加工

度低，离心力小；弹性模量高，刚度大；摩擦系数低；抗腐蚀性能好。
轴承润滑：油脂润滑、油雾润滑、油气润滑等。
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承：气浮轴承--高回转精度、高转速、低温升，承载能力低。
1.2 超高速切削加工关键技术
2．超高速切削的主轴系统
主轴轴承：液体静压轴承--运动精度高，动态刚度大，有油升影响。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨削砂轮砂轮基体--必须考虑高速离心力作用；砂轮磨粒--立方氮化硼、金刚石。
高速砂轮典型结构变截面等力矩腹板结构，无中心法兰孔，通过多个小螺孔与主轴安装固定，以降低法兰孔应力。
1.3 超高速磨削技术
超高速磨床结构具有高动态精度、
高阻尼、高抗振性和热稳定性。
时，刀具的主要失效形式为刀尖破损，设计时应着重考虑提高刀尖的抗冲击强度。超高速铣削刀具材料：有整体硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、硬质合金和立方氮化硼等。
思考与练习
1. 在怎样的速度范围下加工属于高速加工？分析高速切削加工所要解决的关键技术。 2. 超高速切削包含哪些相关技术？ 3. 简述超高速磨削特点及关键技术。 4. 简述超高速铣削特点及关键技术。
1. 高速与超高速加工技术
1.1 高速与超高速切削技术概述 1.2 超高速切削加工关键技术 1.3 超高速磨削技术 1.4 超高速铣削技术
1.1 高速与超高速切削技术概述
“高速加工”的起源
Salomon切削理论：工件材料均有一个
临界切削速度，在该速度下有最高切削温度。
为什么要进行高速加工？
萨洛蒙曲线
常用结构有龙门式、并联式机床结构。
1.2 超高速切削加工关键技术

数控机床高速电主轴技术要点分析

203中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2021.05 （上）高速电主轴，即为内装式电机主轴单元，是数控机床的重要部件。

其是在机床主轴单元内部安装主轴电机，对主轴起到了驱动作用，由此促使电机和主轴成为一个整体。

要提高数控机床的运行效率，就要掌握高速电主轴技术要点，充分发挥其优势，同时，推进电主轴技术不断完善。

1 高速电主轴所具备的优点传统的数控机床上的主轴运行，在发挥电机驱动作用的过程中，主要是带动中间的变速装置和传动装置，诸如齿轮、皮带以及联轴节等，此为“机械主轴”，也被形象地称为分离式和直联式主轴。

与这种传统的主轴相比，电主轴具备的优点如下。

（1）主轴运行中，是通过内部安装的电机驱动的，不需要通过中间的变速装置和传动装置，其设计结构简单而且紧凑，能够提高运行效率而且精度很高。

在运行的过程中，不会产生很大的噪声，振动也非常小。

（2）将交流变频技术充分利用起来，在额定转速范围内，电主轴可以无级变速。

当机床运行的过程中，无论发生任何的工况，或者在负载变化的情况下，电主轴都有很好的适应性。

（3）内装电机运行中，能够控制闭环矢量，还可以按照控制命令有效调控功率，且能够灵活控制驱动装置运行速度、输出力矩等等。

电主轴可以满足各种大功率要求，诸如低速重切削大转矩的时候，或者高速精加工的时候，电主轴都能够很好地发挥作用，还可以实现准停，同时满足C 轴传动功能。

（4）电主轴可以高速运行，有良好的稳定性，动态精度较高，使数控机床切削的速度更高，加工的精密度也更高。

（5）由于电主轴的运行不需要经过中间传动环节，因此其平稳性更高，不会受到外来的冲击，主轴的轴承不需要承受很大的动负荷，精度寿命得以延长。

（6）电主轴使电机和主轴构成一个整体，形成一个单元，使电主轴可以系列化生产，形成一定的规模，而且生产更加专业化。

电主轴作为数控机床功能部件，也作为一种商品进入到市场中。

精密和超精密加工的机床设备

优点：提高主轴回转精度、主轴箱的轴向长度缩短、主轴箱成为独立机构、移动方便，具有结构紧凑，重量轻、惯性小、动特性好等。
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缺点：电机发热，容易使主轴产生热变形。
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措施：电动机采用强制通气冷却，或通过恒温油（水）冷却。
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将机床主轴与电机轴合二为一，即将电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部，期间不再使用皮带或齿轮传动副，也称电主轴。
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轴承内圆柱面上，等间隙地开有几个油腔（通常为4个）。各油腔之间开有回油槽。用过的油一部分从这些回油槽流回油箱（径向回油），另一部分则由两端流回油箱（轴向回油）。油腔四周形成适当宽度的轴向封油面和周向封油面，它们和轴颈之间的间隙一般为0.02～0.04mm。油泵供油压力为ps，油液经节流器T进入各油腔，将轴颈推向中央，油液最后经封油面流回油箱，压力降低为零。当主轴不受载荷且忽略自重时，则各油腔的油压相同，保持平衡，轴在轴承正中心，这时轴颈表面与各腔封油面之间的间隙相等，均为h0。当主轴受径向载荷（包括自重）F作用后，轴颈向下移动产生偏心量e。
立式空气轴承
特点：下止推面大于上止推面，平衡主轴重量；圆弧面径向轴承，自动调心、提高精度。
三、超精密机床主轴和轴承的材料
要求：不易磨损，不易生锈腐蚀，热膨胀系数小，且主轴和轴套的热膨胀系数要接近，材料的稳定性好。主要材料：轴和轴套均采用38CrMoAl氮化钢，经表面氮化和低温稳定处理；不锈钢、多孔石墨和轴承钢；此外还有铟钢、花岗岩、线膨胀系数接近零的微晶玻璃、陶瓷等。
缺点：
圆柱径向轴承和端面止推空气静压轴承
结构与液体静压轴承主轴结构基本相同，只是节流孔和气腔大小形状不同。要求有很高的同轴度和垂直度。 1号车床的径向轴承的轴套制成外面鼓形，能自动调整定心。轴套的外表面做凸形球面，与轴承盖及轴承座上的凹形球面相配合。当轴变形时，轴套可以自动调整位置，从而保证轴颈与轴鼓为面接触。用多孔石墨的轴衬代替小节流孔。

液体动静压电主轴关键技术综述

液体动静压电主轴关键技术综述一、本文概述本文旨在对液体动静压电主轴的关键技术进行全面的综述。

液体动静压电主轴，作为一种高精度、高稳定性的主轴系统，广泛应用于数控机床、精密加工设备以及超精密制造领域。

本文将从液体动静压电主轴的基本原理、关键技术、应用领域以及发展趋势等方面进行深入探讨，以期为读者提供全面而深入的理解。

本文将介绍液体动静压电主轴的基本原理，包括其结构特点、工作原理以及与传统主轴的区别。

将重点分析液体动静压电主轴的关键技术，如液体动静压技术、电主轴驱动技术、高精度轴承技术等，并对这些技术的现状和发展趋势进行详细阐述。

本文还将对液体动静压电主轴在各个领域的应用进行概述，以展示其在现代制造业中的重要地位。

本文将展望液体动静压电主轴的未来发展趋势，探讨其在新材料、新工艺以及智能制造等领域的潜在应用，以期为我国制造业的转型升级提供有益的参考。

通过本文的综述，读者可以对液体动静压电主轴的关键技术有更加清晰的认识，为相关研究和应用提供有益的借鉴。

二、液体动静压电主轴的基本原理液体动静压电主轴是一种集成了液体动静压技术和电主轴技术的高精度、高刚度、高转速主轴装置。

其基本原理主要包括液体动静压原理和电主轴原理两部分。

液体动静压原理是基于帕斯卡定律和流体力学原理，通过特定的供油系统和油腔设计，使主轴在高速旋转时，主轴与轴承之间形成一层均匀、稳定的油膜，从而实现主轴的液体动压支撑。

这种支撑方式不仅可以显著降低主轴与轴承之间的摩擦，提高主轴的旋转精度和稳定性，还能有效吸收振动和冲击，延长主轴的使用寿命。

电主轴原理则是通过内置电机直接驱动主轴旋转，省去了传统的传动机构，从而实现了主轴的高速化、高精度化和高刚度化。

电主轴具有结构紧凑、重量轻、动态响应快等优点，能够满足现代高精度加工设备对主轴的高性能要求。

在液体动静压电主轴中，液体动静压技术和电主轴技术相互融合，形成了独特的工作原理。

一方面，液体动静压技术为电主轴提供了稳定、可靠的支撑，保证了电主轴的高速旋转精度和稳定性；另一方面，电主轴的高速旋转又促进了油膜的均匀分布和稳定形成，进一步提高了液体动静压技术的效果。

高速切削简介

2021/7/16
高速切削加工切屑形成特征文献2
2021/7/16
高速切削加工切屑形成特征文献2
从连续光滑的切削到周期性的锯齿状切屑，是随着切削速度增大而变化过渡，这是高速切削加工中最基本又富有挑战性的问题。本文中，用临界切削速度对切屑流起因的显式表达式，用材料性能，未变形切屑厚度与刀具前角三者来表达，并基于尺寸分析和数值模拟。实验对于各种金属材料在宽范围的切削厚度与刀具前角下，切屑由连续到锯齿状，给出临界切削速度合理的预测。更有趣的是，发现，由于由雷诺数对湍流流动的控制，对锯齿形切屑的流动模式的转变是由雷诺数主导。此外，材料的性能对锯齿形切屑的影响进行系统的研究，其发展趋势和Recht经典 2021/7模/16 型吻合。
➢ 1931年德国物理学家C. J. Salomom在“高速切削原理 ”一文中给出了著名的“Salomom曲线”——对应于一定的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。
2021/7/16
➢ Salomom的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣，并由此产生了“高速切削（HSC）”的概念。
2021/7/16
2021/7/16
高速钻孔
表面和内侧倒棱
高速加工中心 1台1轴1工序（3万件/月）柔性（零件、孔数、孔径、孔型可变）
汽车轮毂螺栓孔高速加工实例
电极制造
1毛坯 → 2粗铣 → 3半精铣 → 4热处理 →5电火花加工→6精铣 →7手工磨修 a）传统模具加工的过程
1硬化毛坯→ 2粗铣 → 3半精铣 → 4精铣 →5手工磨修 b）高速模具加工的过程
切削热大部分由切屑快速带走
避免积屑瘤的产生
接触区高速切削的剪切角常规切削的剪切角

电主轴设计一些要点

2. 电主轴的关键技术
2.5主轴电机技术
主轴电机的性能决定了主轴的最大功率和力矩，以及电主轴的性能。合理选择电机类型，设计电机的电磁参数，使电机单位体积下的功率密度更高、体积和转动惯量相对更小具有重要意义。
电主轴的电动机多采用交流异步感应电动机（制造工艺相对成熟、结构简单、易于实现驱动系统高速化，但缺点是低速性能不好、转子发热严重、温度对转子参数影响大、很难实现精密控制）。
随着永磁电机性能的不断增强，越来越多的电主轴采用交流永磁同步电机。与采用异步电动机的电主轴相比，同步电主轴的优点主要表现在：转子原则上不发热，减少了电主轴的热变形；转子无损耗，电主轴的功率密度进一步增大，工作效率高；转动惯量小，易于快速启动和准停；低速性能好，易于实现精密控制。
2. 电主轴的关键技术
油雾润滑的主要缺点是：供油量不能精确控制，回收困难，油耗比较高，多余的油雾混合压缩空气会排放入工作环境中造成污染环境，损害工人健康。油雾润滑由于有以上缺点，在国外专业电主轴公司已不向用户提供油雾润滑装置，将被其它新型润滑方式逐渐替代。
2. 电主轴的关键技术
2. 电主轴的关键技术
2.4冷却技术
2. 电主轴的关键技术
2.1高速精密轴承技术
（2）磁悬浮轴承根据悬浮力是否可以主动控制，磁悬浮轴承可划分为两种
类型：被动型磁悬浮轴承主要利用磁性材料之间固有的斥力或吸力来实现转轴的悬浮，结构简单，功率损耗少，但阻尼与刚度也相对较小，通常在负载较小，对位移控制精度要求不高的场合采用被动型磁悬浮轴承。主动型磁悬浮轴承主要是通过主动控制定、转子之间的磁场力来实现转轴的稳定悬浮，其工作原理为：控制器根据转轴的位移信号来实时控制定子电磁铁中电流的大小与方向，使转轴稳定悬浮于某一位置。

空气静压轴承在超高速微细孔钻削电主轴中的应用

径
．
气膜体积：
ｖｒ：￣Ｌ。（于径向静压轴承）ｒｈ对Ｄ
（）２
式中：Ｄ为轴径，ｍｌｎ；Ｌ为轴承的工作长度。
／Ａ！，／ｒ，／＇／
（）双列空气静压径向轴承ａ（）单列空气静压径向轴承ｂ
Ｖ＝１尺２．（，ｒ（２只）・０对于推力静压轴承）－Ｉｌ
气静压轴承属于是非接触式的轴承，高速性能好、旋转精度高、振动和噪音小，但承载能力较小，而且要求密封性能良好和另加供气装置，因此非常适用于功率小、极限转速要求高的超高速微切削电主轴。
空气静压轴承设计的难点主要是节流器形式的选择和
（）空气静压推力轴承ｂ
图３空气静压轴承的节流器的设计
结构参数合理确定。节流器是使外部压缩气体进入轴承间隙前，产生节流效果，并使形成具有一定承载能力及刚度
维普资自行开发的超高速空气静压支承电主轴结构简图。该电主轴的基本结构是电机内置，主轴径向和轴向支承均采用静压空气轴承，其中径向静压空气轴承分前后两端支承，采用双排节流孔，具有较大的刚性和支承稳定性。轴向静压空气轴承置于前轴承与内装电机之间，可增大钻削的稳定性。在电机定子绕组外面设计有强制循环冷却水套。主轴组件后端装配自动换刀气缸组件，利用拉刀机构，实现自动换刀。

一种超精密空气静压车床主轴的设计

（）／ｐ表示压力差，ａ＝Ｐ２。 △ 由ｐ一Ｐ决定。
本文提出一个ＴＳ模糊神经网络应用于气动伺服．系统的控制，中模糊逻辑系统完成气动系统的控制，其同时利用基于神经网络的学习算法调节隶属度函数的参数和神经网络的权值，而优化整个系统的性能。从应用所提出的控制方法，动执行器通过多传感器信气
２主轴静态性能测试
空气静压车床主轴由两个圆柱径向轴承和一个平
面止推轴承构成。整体布局采用 “ ” Ｔ型结构，止推轴承位于主轴的加工端。结构示意图如图１示：所
测试之前，主轴的右端装上高精密的陶瓷标准在球作为测量基准，将其相对于主轴回转中心的偏心并调整到０５ｍ以下。在标准球上安放两个超精密电．感微位移传感器（分辨率为００Ｌ作为位置检测元．１Ｉ．ｍ）
轴承的主要结构参数如 Байду номын сангаас ：
精密、超精密加工是机械加工领域重要的发展方向。目前，国际上的精密及超精密轴系大多数采用空
气轴承作为支承单元。具有空气静压轴承的主轴结构
形式主要有三种：一是径向圆柱与平面止推型；是双二
为“ 驱” “ 直或电主轴 ” 驱动方式，主轴的性能还将有该较大的提升空间。

先进制造技术研究与发展——现代超精密加工机床的发展研究及战略

作者简介：宪玉，：孔专业机械设计制造及其自动化工作单位：巴音郭楞职业技术学院。
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９・２
科技论坛
密山市晴雨预报指标
张伟江娟
（黑龙江省密山市气象局，黑龙江密山１８０）５３０摘要：通过对密山地区２０ — ０１降水的分析，００２１年我们总结出了密山地区晴雨预报指标，同的气象要素组合的晴雨条件。不关键词：晴雨预报；指标条件；预报考核
现代高科技领域新技术的发展，对零部件的加工精度要求６微米上０２Ｉｍ。英国Ｃａｆｌ＾．０Ｘｒｎｅｉｄ精密加工中心于１９年研制成功ＯＭ９１ＡＧ升到亚微米，纳米级。在这个过程中超精密加工技术就能实现。超精密生２０５０多功能三坐标联动数控磨床，其工作台尺寸为２５０ｍ × ０ｒａ２发展水平。５０。０ｍｍ该机床采用油膜轴承技术，有利于减小振动，实现运动的平稳控４￣的切割，，Ｖ３￣研磨并利用声，，光电和其他能源的材料和加工方法，并结制。其无损磨削速度可达１０— ００３０加工表面粗糙度为１— Ｏｔ形状０５ｎ，ｏ合各种加工方法的复合加工方法，前，目传统的加工方法仍然是占主要地误差小于５ｍ／，亚表面损伤小于１ｍ。Ｃａｆｌ学Ｐｕｍ０ｒｎｅｉｄ大ａｌ位在世界各地以及我国。Ｓｏｅ等人汁制造了新型超精密磨床，ｈｒ设机床主轴采用油膜轴承功率在全球竞争激烈的今天，超精密加工是机械制造行业中极具竞争力可达１ｋ，０Ｗ材料切削速度可达２０。该机床具０的动静态特性，的超精密加工技术，把握超精密机床的发展趋势，借鉴国内外先进的制造其静态刚度大于１Ｏ，０Ｎ运动件质量小于７０ｋ５ｇ共振频率大于１０ｚ０Ｈ。精密新技术，自主创新，自主研发，本超精密加工设备水平，ｊ对促进亚表面损伤Ｐｖ值小于１ｍ。本ＴＹＴ — 日ＯＯＡ公司生产的ＡＮ１Ｈ０型中国的经济以及社会发展，都具有极其重要的战略意义。高效专用超精密车床，机床主轴采用空气轴承，最大加工直径为１０ｍ０ｒ，ａ１超精密加工技术刀架设计成滑板结构。直线移动分辨率为０１ｍ采用激光测量反馈．＇０超精密加工技术适应现代高技术的需求而发展起来先进的技术，是系统，定位精度全行程０３ｍＢ轴回转分辨率为１ ”。砂轮轴由气． ’ ０．３指加工精度控制在１０ｍ以下，表面粗糙度在２ｎ以下的加工要动透平驱动，００ｍ转速为１０００ｄ００ｍｉｎ。该机床加工的模具形状精度为求。超精密加工综合应用了柳械技术发展的新成果，是高科技领域中分、０５Ｉ．ｎ０，表面粗糙度Ｒ０２ｍ。日本ＦＮＣ公司研制的ａ．５０ＡＵ的基础，在国防军事以及国民经济建设，都发挥着至关重要作用。ＲＢＮＮ一ＯＯＡＯａ０ｉＢ超精密加工机床，该机床利用了ＦＮＣ公司的ＡＵ超精密加工的方法主要有以下几种：刚石刀具镜面切削超精纳米级控制技术，（１淦直线轴（、Ｚ）ＸＹ、分辨率可达ｌｍ旋转轴、分辨ｎ，Ｃ）．１Ｏ进密磨削加工，主要加工对象是玻璃、陶瓷等硬脆材料；超精密研磨加工、率为０００。。机床的运动部件全部采用空气静压支承结构轨、（３抛、利用特殊磨料可研抛出极高质量的表面Ｉ超精密特种加工，圯（４）是利给丝杆螺母副、驱动电机）将系统的摩擦减小为０，。机床的发热量仅为Ｗ通过供给机床医缩空气可使温升控制在 ± ．。Ｃ０１。利用该机床可０用声、、磁等能源的非传统加工方法；光电、复合加工，综合采用几种不５，同的加工方法。实现铣削、和高速刻绘加工。车削２超精密机床的发展现状２国内超精密机床的发展腈况。北京机床研究所自主研发了一系２如ＱＡＥ系列超精密光学镜面２１国外超精密机床的发展情况。我国虽然是制造大国，但还不是一列具有自主知识产权的超精密机床，ＳＵＲ个“ 制造强国”与发达的国家相比仍存有差距，、德国在上世纪７铣床、ＰＥＥ０，美英、０ＳＨＲ２０超精密球面镜加工机床、ＡＯＴ５纳米级车铣ＮＮ —ＭＯＡ８０这些机床的轴系精度于扑年代就开始生产超精密机床产品。不倪套水平高，而且可批量供复合加工机床和Ｎ度分析了影响机床加工精度的因素，既对我国超精密加工技术装备研究与发展提出了一点建议，从也对我国超精密加工机床的研发提出了一点建议。

高速切削及其关键技术

高速切削和其关键技术综述摘要高速切削已成为先进制造技术的一个重要发展方向。

高速切削的应用将提高加工精度和生产率。

本文介绍了高速切削的概念和特点，分析了高速切削的关键技术：机床技术、刀具技术和工艺技术，说明了高速切削在航空、汽车工业与模具制造等领域的应用，并展望高速切削加工技术未来的发展方向。

关键词：高速切削，关键技术，应用领域，未来展望Abstract:High-speed cutting technology has become an important development direction of advanced manufacturing technology.The application of high-speed cutting technologywill improve the machining accuracy and productivity.This paper introduces the concept and characteristics of high speed cutting, and analyzes the key technologies of high-speed cutting, including machine tooltechnology, cutting tool technology and process technology. It also illustrates the applications of the high speed cutting in the field of aviation, automobile industry and dies manufacturing, and prospects the future development direction of thehigh-speed cutting technology.Key words:high-speed cutting, key technologies, application fields, future prospect0. 引言自20世纪30年代，高速切削概念首次提出以来，高速切削加工技术经历了多年理论与实践的研究和探索。

高速电主轴

油－气润滑设计
供油部分
供气部分
油气混合部分
油气分配部分
原理图
电主轴的冷却
电主轴两个主要的内部热源：内装式电动机的损耗发热、轴承摩擦发热冷却系统：针对定转子和轴承的发热
温升的影响（1）主轴、工件热变形；（2）导致永磁体的永久退磁, 直接影响电机性能；
电主轴的动平衡技术
• 动平衡的稳定性决定了机床的加工质量和切削能力。 • 振动过大会出现剧烈的磨耗和破损, 增加主轴承载的动态负荷, 降低寿命和精度。
谢谢！！
电主轴关键技术
电主轴的要求
转轴是高速电主轴的主要零件之一，转轴的材料一般是经过轧制或锻造经切削加工的碳素钢或合金钢
• 要求： • (1) 耐腐蚀性和耐高温性的材料； • (2) 在结构上要受力合理、尽量避免或减少应力集中现象； • (3) 足够的强度（静强度和疲劳强度）和刚度；
• (4) 高速时的振动稳定性及良好的加工工艺性，保证精度要求；
电主轴
结构原理图
1.前轴承 2.定子 3.冷却水套 4.壳体 5.出水管 6.进气管 7.主轴 8.转子 9.进水管 10.后轴承
高速电主轴的优点
(1) 电主轴由内装式电动机直接驱动，省去了皮带、齿轮联轴节等中间变速和传动装置，具有结构简单紧凑、效率高、噪声低、振动小和精度高等特点。（2）利用交流变频技术，电主轴可以在额定转速范围内实现无级变速。（3）电主轴更易于实现高速化，其动态精度和稳定性更好。（4）由于没有中间传动环节，电主轴工作时运行更加平稳，其精度寿命更长。（5）实现电机和主轴的一体化、单元化，促进了机床模块化和其他技术的发展。
（２）氮化硅陶瓷球轴承具有转速高、温升低、等优良特性，可弥补钢制球轴承的不足，显著提高电主轴的转速、刚度和寿命。