高速电主轴转子——轴承系统动态特性分析

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高速滚珠轴承电主轴热态特性分析

高速滚珠轴承电主轴热态特性分析姜本刚;雷群;杜建军【摘要】为研究高速滚珠轴承电主轴的热特性对其性能的影响,计算轴承的热源生热并进行热特性仿真.研究轴向载荷和转速对接触角的影响规律,进而采用局部热计算方法计算轴承的热损耗.结果发现,轴承的旋转速度对其热损耗的影响比轴向载荷作用更明显,并且滚珠的自旋摩擦是轴承生热的主要形式.结合热源生热计算结果,运用ANSYS对一定转速的空载电主轴分别进行稳态热分析和瞬态热分析,发现电主轴的最高温度点出现在内置电机转子的中心区域.将稳态热分析结果加载到有限元模型进行热-结构耦合分析,发现最大轴向位移出现在主轴的最前端,最大轴向应力则出现在前轴承球与外滚道的接触区域.设计空载电主轴温升测定实验,验证仿真结果的正确性.%To study the influence of the thermal characteristics of the motorized spindle of ball bearings on its performance,the heat source calculation and the thermal characteristic simulation of the bearing were performed.The heating consumption of the bearing was analyzed by the local heat calculation method.It is found that the influence of the bearing speed on thermal consumption is greater than that of axial load,and the ball's spin is the main form of the ball bearing heating.Based on the calculation results of heat source,the steady-state and transient-state analysis were performed respectively by ANSYS under a certain speed with no load.The result shows that the highest temperature appears in the iron core of the motor rotor.The thermal-structure coupling analysis was carried out by loading the steady-state thermal analysis results to the finite element model.The results show that the maximum axial displacementappears at the front of the spindle,and the maximum axial stress appears on the contact point between the ball and the outer ring of the front bearing.An experiment of temperature rise measurement was performed by a no load spindle,the measuring results verified the accuracy of the simulation results.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2017(042)002【总页数】8页(P6-12,18)【关键词】电主轴;角接触球轴承;局部热计算法;热分析【作者】姜本刚;雷群;杜建军【作者单位】哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055;广州市昊志机电股份有限公司广东广州511356;哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055【正文语种】中文【中图分类】TH133.37电主轴是高性能机床的核心部件，将转轴、驱动电机和轴承集成为一体，其性能直接决定了高速切削的质量[1]。

高速机床主轴用陶瓷轴承动态性能研究

合肥工业大学硕士学位论文高速机床主轴用陶瓷轴承动态性能研究姓名：王玉金申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：赵韩;罗继伟20040401高速机床主轴用陶瓷轴承动态性能研究摘要本文以混合陶瓷球轴承为研究对象，进行了高速球轴承的拟动力学分析，建立了可用于陶瓷球轴承和全钢制轴承的拟动力学分析模型，预测各种动态性能。

分析模型中考虑了高速角接触球轴承特有的各种惯性力及轴承各种结构元素之间的相互作用以及润滑剂与轴承零件的相互作用和游隙的影响等，建立了拟动力学物理模型和平衡关系，形成并求解６ｎ＋８个方程。

根据模型，利用ＶＢ和ＦＯＲＴＲＡＮ７７，开发了高速陶瓷球轴承的拟动力学分析程序。

该程序不仅能够计算出轴承的变形、刚度、发热率、摩擦力矩等动态性能参数，也能计算轴承内部的载荷分布、离心力、陀螺力矩等内容。

以典型产品Ｂ７００５Ｃ／ＨＱｌＰ４为例，分析了油雾润滑情况下的轴承的各种动态性能，并用自行开发的高速电主轴进行不同转速、不同载荷、不同润滑条件和超高速下（ｄｍ－Ｎ值２．８８ｘ１０６ｍｒｎ‘ｒ／ｍｉｎ）动态性能试验，通过试验确定了最佳的保持架兜孔间隙和引导间隙，为超高速机床主轴轴承设计提供了依据。

关键词：高速陶瓷球轴承拟动力学性能分析ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＣｅｒａｍｉｃＨｙｂｒｉｄＢａｌｌＢｅａｒｉｎｇｓｆｏｒＨｉｇｈ－ＳｐｅｅｄＳｐｉｎｄｌｅＡｂｓｔｒａｃｔＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｈｙｂｒｉｄｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇａｓａｎｏｂｊｅｃｔｏｆｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｎｈｉ９１１ｓｐｅｅｄｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇｉｓａｎａｌｙｚｅｄ；ａｓｉｍｕｌａｔｅｄｄｙｎａｍｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｕｓｅｄｆｏｒｈｙｂｒｉｄｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇｓａｎｄｆｕｌｌｓｔｅｅｌｍａｄｅｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇｓｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｆｏｒｅｃａｓｔｖａｒｉｏｕｓｂｅａｒｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉｏｕｓｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅｓｏｆｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇｓａｎｄｔｈｅｖａｒｉｅｔｙｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙａｍｏｎｇａｌｌｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ａｓｉｍｕｌａｔｅｄｄｙｎａｍｉｃｓｐａｙｓｉｃｓｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄ６ｎ＋８ｅｑｕａｔｉｏｎｓａｒｅｃｉｔｅｄａｎｄｓｏｌｖｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｌｕｂｒｉｃａｎｔａｎｄｂｅａｒｉｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｒａｄｉａｌｐｌａｙａｒｅａｌｓｏｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌ，ｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆＶＢａｎｄＦＯＲＴＲＡＮ７７，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｄｙｎａｍｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｆｏｒｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｃｅｒａｍｉｃｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｕｔ．Ｂｙｗｈｉｃｈ，ａｌｌｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｂｅａｒｉｎｇ’Ｓｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ｒｉｇｉｄｉｔｙ，ｈｅａｔｉｎｇｒａｔｉｏａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎｔｏｒｑｕｅ，ｅｔｃ．，ｃａｎｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＡｔｔｈｅｓａｌＤ．ｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｌｏａｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｂｅａｒｉｎｇｉｎｔｅｒｉｏｒ，ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ，ｔｏｐｔｏｒｑｕｅＣａｎａｌｓｏｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ａｓａｔｙｐｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｖａｒｉｅｔｙｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆＢ７００５Ｃ／ＨＱｌＰ４ｂｅａｒｉｎｇａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｏｉｌｍｉｓｔｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ．Ｕｓｉｎｇｏｕｒｏｗｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｐｉｎｄｌｅ，ｔｈｅｔｅｓｔｓｆｏｒｂｅａｒｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓａｒｅｔａｋｅｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｔａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｕｐｅｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｂｅｓｔｃａｇｅｐｏｃｋｅｔｃｌｅａｒａｎｃｅａｎｄｇｕｉｄｅｃｌｅａｒａｎｃｅａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｂａｓｉｓｆｏｒｓｕｐｅｒｈｉ：ｇｈｓｐｅｅｄｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｂｅａｔｉｎｇｓｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙ＇ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ，ｃｅｒａｍｉｃｂａｌｉｂｅａｒｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｄｙｎａｍｉｃｓ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

高速电主轴动态特性及其对加工稳定性的影响.ppt

铣削系统稳定性分析
阻尼的影响因为所用电主轴两个横向方向的模态参数很接
近，因此只考虑了一个方向上的横向振动。
法向前角
φn()
表铣削系统刀具及加工参数
螺旋角刀齿数刀具半径ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
η（°）
R（mm）
Kt
( Mpa )
进给率f （mm/齿）
摩擦系数 μ
6
40
4
5
1800
0.127
0.2
不同阻尼比下的稳定性极限图见图，由图可知阻尼比越大，对应的轴向临界铣削深度越大。
• 在切削加工条件和阻尼一定的情况下，刀具端点的等效刚度越大，其对应的临界铣削深度越大，系统越稳定。
• 主轴系统随转速变化后的动态特性主要由于轴承软化引起的，轴承刚度的软化主要影响系统前两阶带有刚体运动的模态，而对以后的弯曲模态影响较小。
• 考虑主轴随转速变化后的动态特性后，系统的最小临界铣削深度降低，且稳定性叶瓣图相对静态时发生偏移，静态下稳定性比较强的速度区间往往在动态稳定性图中不再是稳定性较强的速度区间。考虑电主轴动态特性可以更好的预测铣削系统的稳定性。
图电主轴系统阻尼的影响
电主轴动态特性的影响
图固有频率随转速的变化反映了刀具悬长为40mm时主轴系统固有频率和刀具端点等效刚度随转速的变化。当转速提高，系统一、二阶固有频率有较大降低，三阶固有频率变化不大。
结论
• 主轴系统的阻尼比对轴向临界铣削深度特别是最小轴向临界铣削深度有显著的影响，主轴系统阻尼越大，最小轴向临界铣削深度越高，在稳定性预测中可以结合试验来确定主轴系统的阻尼，

高速电主轴动态特性的有限元分析

Ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄＭｏｔｏｒｉｚｅｄＳｐｉｎｄｌｅ
ＣＡ０ｙｕ．ＬＩＱｉａｎｇ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆＳｏｃｉｅｎｃｅａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，ＮｅｉＭｏｎｇｇｏｌ，Ｃｈｉｎａ；
２．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｃｏｎｏｍｉｃａｄｎＴｒａｄｅＣｏ．Ｌｔｄ．ｆＳｏｔｅｅｌＵｎｉｏｎＣｏ．Ｌｔｄ．ｆＢｏａｏｔｏｕＳｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏｒｐ．
ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｆｕｈｅｎｎｏｒｅ，ｓｉｎｃｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｏｏｌｂｉｔｏｒｆｍｏｔｏｉｚｒｅｄｓｐｉｎｄｌｅｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ｔｈｅｈａｍｏｒｎｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａ —
第３９卷第３期
２０１３年６月
包
钢
科
技
Ｖｏ１．３９，Ｎｏ．３
ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌ

高速电机转子的动平衡与动态特性研究

高速电机转子的动平衡与动态特性研究对于电机工程领域具有重要意义。

电机作为现代工业中不可或缺的设备之一，其性能直接影响到生产效率和设备稳定性。

在高速电机领域，由于旋转速度较快，转子的平衡性和动态特性显得尤为关键。

本文将深入探讨高速电机转子的动平衡与动态特性，通过实验研究和理论分析，为高速电机的设计和运行提供参考。

首先，本文将介绍高速电机的基本原理和结构。

高速电机是一种特殊的电机类型，其转子运行速度通常在数千转每分钟以上，工作环境要求严苛。

在介绍电机结构的基础上，我们将重点讨论转子的设计和加工工艺，探究影响转子动平衡和动态特性的关键因素。

其次，本文将详细分析高速电机转子的动平衡技术。

动平衡是保证转子在高速旋转过程中不产生振动和噪音的重要手段。

我们将介绍动平衡的原理和方法，包括静平衡和动平衡的区别，动平衡试验的步骤和注意事项等。

通过实验验证和数据分析，我们将探讨动平衡对高速电机性能的影响，并提出优化建议。

随后，本文将深入探讨高速电机转子的动态特性。

转子的动态特性包括振动响应、共振频率、模态分析等方面。

我们将结合有限元分析和实验测试，揭示高速电机转子在不同工况下的动态响应特点，探讨影响动态特性的因素。

通过对动态特性的研究，我们可以为电机设计和振动控制提供理论支持。

最后，本文将总结高速电机转子的动平衡与动态特性研究成果，并展望未来的研究方向。

高速电机领域的发展离不开对转子性能的不断优化和提升，动平衡与动态特性研究在此过程中起着至关重要的作用。

我们希望通过本文的研究，为高速电机领域的科研工作者和工程技术人员提供参考和借鉴，推动高速电机技术的发展和应用。

航空发动机高速球轴承动态特性分析

王黎钦 , 崔立 , 郑德志 , 古乐
(哈尔滨工业大学机电工程学院 , 黑龙江哈尔滨 150001)
Analysis on Dynamic Characteristics of Aero2engine High2speed Ball Bearings
Wang Liqin , Cui Li , Zheng Dezhi , Gu Le (School of Mechat ronics Engineering , Harbin Instit ute of Technology , Harbin 150001 , China)
王黎钦等 :航空发动机高速球轴承动态特性分析
1463
δcp2
= δcr2 -
R2 2
+
( - co sθy sinθz X + co sθz Y + sinθy sin θz Z) 2 + ( sin θy X + co sθy Z) 2
(10)
ψ = arcco s
X [ sinθy co sθy - sinθy sinθz co sθz - sinθy co sθy ( sinθ2 ) 2 ] R2 [ (co sθy ) 2 + (co sθz ) 2 ]
(11)
式中 : X = xc - X2 + S ; Y = yc - Y2 + R2 co s ψ; Z = zc - Z2 + R2 sin ψ;δcr2 为保持架和引导套圈之间的初始间隙 ; R2 为保持架引导面半径 ; S 为保持架半宽。可由 δcp2 和表面粗糙度的关系判定保持架和引导套圈之间是流体动力润滑还是干接触 :

轴承套圈自动车床主轴箱动态特性分析 08-17

分类号______________________________ 密级______________________________ ＵＤＣ______________________________ 编号______________________________硕士学位论文轴承套圈自动车床主轴箱动态特性分析学位申请人：学科专业：机械制造及其自动化指导教师：答辩日期：华东交通大学硕士学位论文任务书东交通大学2012届硕士学位论文高速高精数控车床液压刀塔动态特性分析机电工程学院独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。

与我一同工作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了谢意。

本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。

学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密期内容。

本人签名____________导师签名__________日期___________摘要轴承套圈自动车床主轴箱动态特性分析摘要随着制造业对数控加工的速度和精度要求日益提高，人们对高速高精数控机床的研究也不断深入。

高速高精数控机床有着高转速、大进给速度、高运动精度和高加工精度的特性，需要其零部件具备高精度和良好的动力学性能和热力学特性来保证。

液压刀塔是数控车床的关键功能部件，因此，对液压刀塔在设计阶段进行性能评价，或在改进定型前进行优化，有利于提高机床整机以及液压刀塔的质量、可靠性和经济性。

高速电主轴动力学特性分析综述讲解

《机械模态分析与实验》结课论文高速电主轴模态分析综述班级研1201姓名赵川学号2012020003高速电主轴模态分析综述前言高速电主轴是高速机床的核心部件, 它将机床主轴与变频电机轴合二为一, 即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件内部, 也被称为内装式电主轴( Built- in Motor spindle) ,其间不再使用皮带或齿轮传动副。

其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点, 并改善了机床的动平衡, 避免振动和噪声, 在超高速机床中得到广泛应用。

随着科学技术的发展，高速精密加工技术已广泛应用于高端装备制造各个行业。

高速精密数控机床目前成为现代化制造业的关键生产设备。

提高高速精密数控机床在加工运行过程中精度的可靠性、稳定性和可维护性，对提升企业竞争力越来越重要。

高速精密机床的工作性能，取决于机床的主轴系统。

主轴也是最容易失效的部位之一，主轴系统在加工过程中由于各种原因会引起回转精度劣化和功能丧失，严重影响产品加工精度和质量。

如精密车削的圆度误差30%-70%是主轴的回转误差引起。

加工的精度越高，所占的比例越大。

其动态性能的好坏对机床的切削抗振性、加工精度及表面粗糙度均有很大的影响，是制约数控机床加工精度和使用效率的关键因素。

正文高速加工技术已广泛应用于航空航天、模具及汽车制造等行业。

高速主轴在加工过程中, 由于离心力和陀螺力矩效应, 其动态特性相对静止状态发生很大改变。

若仍然利用静态主轴的动态特性参数进行高速切削稳定性分析, 会带来较大的误差。

因此有必要对高速旋转状态下的主轴进行精确建模, 以达到优化切削参数的目的。

国内电主轴的研究始于20世纪60 年代, 主要用于零件内表面磨削, 这种电主轴的功率低, 刚度小。

且采用无内圈式向心推力球轴承, 限制了高速电主轴的生产社会化和商品化。

20世纪70年代后期至80年代, 随着高速主轴轴承的开发, 研制了高刚度、高速电主轴, 它被广泛应用于各种内圆磨床和各机械制造领域。

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高速电主轴转子轴一轴承系统的动态特性分析
７
文章编号：０６１５（０２０ —０７０１０－３５２１）２００ —６
高速电主轴转子一轴承系统动态特性分析
孟德浩，龙新华，孟光
（上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海２０４０２０）
式中｛）系统节点位移，为系统质量矩阵，ｘ为［［
紧力变化引起的轴承刚度变化，解轴承动态特性求方程组。在解方程组的过程中，通过变换求解变量，得到了以接触角为初始变量的简化求解方法和电主
工过程的稳定性与主轴一夹具一刀具系统的动态特性密切相关。为了确定高速电主轴轴承预紧力及转速对其动态特性的影响，文首先建立电主轴转子本轴承系统的简化模型，考虑由于转速ＩＦ
…
Ｉ＝］【］［＋豳
基金项目：国家重点基础研究计划（７￣ｔＯ１Ｂ０８３；９３ＪｌＣ７６０）２
国家重点实验室自主课题（Ｓ－．００１）ＭＶＭＳ２１．１作者简介：德浩（９６，，南人，械设计专业，士孟１８一）男河机硕
ｓｉｄｅｗａｏｄｃｅ．ｈｘｅｉｎａｅｕｔｎｈｅｒｔａｅｕｔｗｅｅｆｕｄｔｅｉｇｅｍｅｔｓｅｔａｌ．ｉ，ｐｎｌｓｃｎｕｔｄＴｅｅｐｒｍｅｔｌｓｌａｄｔｅｔｏｅｉｌｓｌｒｎｂａｅｎｓｎｉｌＴｈｓｒｓｈｃｒｓｏｏｎｅｙｔｅｃｒｅｔｅｓｆｈｓｎｌｓｓｍｅｏｓｅｉｅ．ｈｏｒｃｎｓｉａｙｉｔｄｗａｒｆｄｏｔａｈｖｉ
合起来。然后以１０Ｓ５２Ｌ电主轴为例，该电５Ｅ１—０对
［｛｝Ａ［｛｝＝］
（２）
其中Ａ称为特征值，是系统固有频率的平方，向列
量｛称为特征向量，由其可以得到系统的阵型。［和［］决于主轴的尺寸和材料，］取取［既决于轴承的几何和材料参数，同时也取决于轴承的
到轴承一转子系统的限制，因此研究轴承一转子系
收稿日期：０１０ —０修改日期：０１８２２１－７２：２１－．１０
电主轴主要采用角接触球轴承支撑，轴承对球
转子一轴承系统的动态特性有重要影响，内部滚其
珠和内外滚道受力分析基于ＨｅＺ触理论，ｎ接在ＨｅＺｎ接触理论基础上轴承的动态特性计算先球后经历了拟静力学、动力学、力学的发展历拟动
程］。Ｎｅｓｎ和Ｍｃａｇ首先把有限元方法成ｌｏＶｕｈ
ｍｏｄ１ｔｓａｅｔ
电主轴单元是数控机床的核心部件，性能好其坏很大程度上决定了机床的加工精度和生产效率，
统的动态特性对研究电主轴的动态特性及数控机床
的切削稳定性有重要意义。
随着市场对高速高效加工的需求，究电主轴的动研态特性显得非常有必要 ” 设计电主轴的时候，。在总是尽量使其刚度最大化，而电主轴的总体刚度受然
影响，其只考虑了轴承的静态支撑刚度。上述文但献都没有把电主轴轴承的动态支撑刚度同转子一轴承系统的动态特性研究很好的结合。然而，削加铣
力和轴向位移。由以上假设分析可以得到转子一轴承系统的简化模型（）图２及其运动微分方程ｕ。１
为系统刚度矩阵，为外载荷向量，为转子刚度旧［Ｋ］矩阵，］为轴承刚度矩阵。当载荷列向量为零
向量时，到系统的自由振动微分方程，统的固有得系
频率和阵型问题可以归结为求解下式
轴轴承对转子的支撑刚度，电主轴轴承的动态支把撑刚度同转子一轴承系统的动态特性研究很好的结
究了超高速电主轴的动力学特性，发现电主轴运行
模型为梁的横向弯曲振动。（）略轴上附加零件本身弯曲刚度的影响。２忽
（）忽略转子系统内部的阻尼作用，略轴向３忽
到超高速时，承刚度有先降低后增高的趋势。轴Ｌｎｉ综合考虑了轴承热特性，轴承预紧力和刚度的
（ｔｅＫｙＬｂｒｔｒｆｃａｉｌｙｔｍｎｂａｉｎｈｎｈｉｉｏｏｇＵｎｖｒｉ，ＳａｅａｏａｏｙｏｈｎｃｓａｄｔＭｅａＳｅＶｉｒｔ，ＳａｇａＪｔｎｉｅｓｙｏａｔ
Ｓａｇａ０２０ｈｎｈｉ２０４，Ｃｈｎｉａ）
ＡｂｔｃＢａｅｎｔｅｑａｉｔｔｃａｉｓｍｏｅｆｒｌｎｅｒｎ，ａｓｍｐｉｅｔｏｏｓｌｅｔｅｄｎｍｉｓｓａｔ：ｓｄｏｈｕｓ— ａｉｍｅｈｎｃｄｌｏｌｇｂａｉｇｉｌｄｍｅｈｄｔｏｖｈｙａｃｒｓｃｏｉｉｆ
下轴承的支撑冈度及系统的１２、阶固有频率。最后进行电主轴静态锤击实验，实验结果和理论结果基本一致，验证理
论分析的正确性。
关键词：振动与波；电主轴；子一轴承系统；转动态支撑刚度；限元分析；有模态实验中图分类号：２１２Ｔ１．ｏ４．；Ｈ１３１８文献标识码：ＡＤＯＩ编码：０９９．ｓ．０ —３５２１．．２１３６／ｉｎ１６１５－０２００ｊｓ０２０
ｅｕｔｏｆｔｅｂａｉｇｗａｒｐｓｄｂｈｏｉｇｔｅｃｎａｔａｇｅａｈｎｔｌｖｒｂｅＴｅｓｐｏｔｓｉｎｓｆｔｅｑａｉｎｏｈｅｒｓｐｏｏｅｙｃｏｓｈｏｔｃｎｌｓｔｅｉｉａａｉｌ．ｈｕｐｒｔｅｓｏｈｎｎｉａｆｂａｉｇｗａｅｉｅ，ｎｎｅａｎｘｅｎｌｆｃｏｓａｅｔｇｔｅｓｐｏｔｓｉｅｓｗｅｅａａｙｅ．ｓｍｐｉｅｄｌｅｎｓｄｒｄａｄｔｉｔｒｌａｄｅｔｒａａｔｒｆｃｉｈｕｐｒｔｆｓｒｎｌｚｄＡｉｌｄｍｏｅｒｖｈｅｎｎｎｉｆｏｅｒｔｒｅｒｇｓｓｅｆｒａｈｇｐｅｐｎｌｎｌｄｎｅｅｅｔｆｔｅｖｒａｌｕｐｒｓｉｎｓｓｅｔｂｉｈｄｆｔｏｏ－ａｎｙｔｍｏｉｈｓｅｄｓｉｄｅｉｃｕｉｇｔｆｃｓｏａｂｅｓｐｏｔｅｓｗａｓａｌｅ．ｈｂｉｈｈｉｔｆｓ
Ｆｎｔｌｍｅｔｔｏｓｕｅｒｈｏｕｉｎｏｅｍｏｅ，ｎｅｆｓｒｅｎｅｓｃｎｒｅａｕａｒｑｅｃｅｆｉｉｅｅｎｈｄｗａｓｄｆｅｓｌｔｆｈｄｌａｄｔｒｔｄｒｄｔｅｏｄｏｄｒｔｒｌｅｕｎｉｓｏｅｍｅｏｔｏｔｈｉｏａｈｎｆｔｅｈｇ —ｐｅｐｎｌｔｉｅｅｔｏａｉｎｓｅｄｎｘａｒｌａｓｗｅｅｏｔｉｅ．ｉａｌ，ｔｔａｍｅｉｇｔｓｆｈｈｉｈｓｅｄｓｉｄｅｗｉｄｆｒｎｔｔｐｅｓａｄａｉｌｅｏｄｒｂａｎｄＦｎｌａｓａｉｈｍｈｆｒｏｐｙｃｒｔｅｎｅｏｔ
ＡｎｌｓｓｏｎｍｉａａｔｒｓｉｓｏｔｒｂａｉｇＳｓｅｆａｙｉｆＤｙａｃＣｈｒｃｅｉｔｆｃＲｏｏ，ｅｒｎｙｔｍｏＨｉｈＳｅｄＳｉｄｅｇｐｅｐｎｌ
ＭＥＮＧｅｈａ，ＬＯＮＧｉｈ１，ＭＥＮＧＧｕｎＤ－ｏＸｎ－１３ａｇ
摘要：基于滚动轴承受力分析的拟静力学模型，过变换求解变量，出以接触角作为初始变量求解轴承动态特通提性方程组的简化求解方法和电主轴轴承对转子的支撑刚度，析影响轴承支撑刚度的内外部因素。建立电主轴转子分
一
轴承系统的简化模型，考虑轴承动态支撑刚度的基础上，在用有限元的方法进行分析，到不同转速和轴向预紧力得
生。